SOLARNI SISTEMI
February 3, 2018 | Author: nexymegaman | Category: N/A
Short Description
Koristenje sunceve energije...
Description
Ljubomir Majdandi
SOLARNI SUSTAVI Teorijske osnove, projektiranje, ugradnja i primjeri izvedenih projekata
SADRAJ
PREDGOVOR ....................................................................................................X XVII 1. UVOD ...............................................................................................................1 1 1.1. Uvod u energiju Sunca .............................................................................3
2. ENERGIJA SUNČEVA ZRAČENJA .............................................................1 11 2.1. Sunce kao izvor zračenja i energije ........................................................13 2.1.1. Sunčeva aktivnost.........................................................................14 2.2. Elektromagnetsko zračenje ....................................................................16 2.2.1. Planckov zakon zračenja ...............................................................17 2.2.2. Stefan-Boltzmannov zakon zračenja.............................................17 2.2.3. Wienov zakon pomaka .................................................................18 2.3. Sunčevo zračenje izvan atmosfere i na površini Zemlje ........................19 2.3.1. Ekstraterestričko Sunčevo zračenje .............................................19 2.3.2. Solarna konstanta .........................................................................20 2.3.3. Sunčeva energija na površini Zemlje............................................21 2.3.4. Ukupno, izravno i raspršeno zračenje ..........................................21 2.3.5. Koeficijent zračne mase i utjecaj atmosfere ................................25 2.4. Globalna energija i učinak staklenika .....................................................27 2.4.1. Ravnoteža globalne energije i energetska bilanca.......................27 2.4.2. Temperatura Zemlje i učinak staklenika .......................................30 2.5. Prividno gibanje Sunca ...........................................................................35 2.5.1. Deklinacija Sunca..........................................................................36
VII
S O L A R NI S U S TAVI
2.5.2. Satni kut Sunca.............................................................................37 2.5.3. Visina Sunca .................................................................................37 2.5.4. Zenitni kut Sunca ..........................................................................38 2.5.5. Sunčev azimut ..............................................................................39 2.5.6. Kut izlaska odnosno zalaska Sunca..............................................39 2.5.7. Vrijeme Sunčeva izlaska odnosno zalaska ...................................39 2.5.8. Trajanje Sunčeva dana ..................................................................39 2.5.9. Dijagram kretanja Sunca po nebu ................................................42 2.5.10. Ekstraterestrička ozračenost vodoravne plohe ..........................44 2.6. Mjerenje Sunčeva zračenja i mjerni uređaji.............................................46 2.6.1. Mjerenje ukupnog (globalnog) Sunčeva zračenja ........................47 2.6.2. Mjerenje izravnog (direktnog) Sunčeva zračenja..........................50 2.6.3. Mjerenje raspršenog (difuznog) Sunčeva zračenja ......................51 2.6.4. Mjerenje odbijenog (reflektiranog) zračenja.................................52 2.6.5. Mjerenje osunčavanja (trajanje insolacije) izravnog Sunčeva zračenja.........................................................................................53 2.7. Utjecaj položaja ozračene plohe.............................................................57 2.7.1. Izravno i raspršeno zračenje na vodoravnu plohu........................57 2.7.2. Zračenje na nagnutu plohu...........................................................59 2.7.3. Optimalni kut nagiba kolektora ....................................................62 2.8. Ispitna referentna godina (IRG) ..............................................................66
3. PASIVNO KORIŠTENJE SUNČEVOM ENERGIJOM .................................7 71 3.1. Energetska učinkovitost i pasivno korištenje Sunčevom energijom .....73 3.1.1. Pasivna zgrada ..............................................................................75 3.1.2. Princip rada prozirne toplinske izolacije (TWD fasada) ................76 3.1.3. Modularni sustavi TWD fasada ....................................................79 3.2. Eksergijsko-entropijski postupak pasivnog korištenja Sunčevom energijom ................................................................................................80 3.3. Energetski učinkovita arhitektura ...........................................................83 3.4. Niskoenergetski standard.......................................................................85 3.4.1. Niskoenergetska arhitektura u Hrvatskoj .....................................85 3.5. Niskoenergetski “trolitarski” standard....................................................86 3.6. Pasivni “jednolitarski” standard ..............................................................88 3.6.1. Pasivne kuće u Europi ..................................................................88 3.6.2. Pasivne kuće u Hrvatskoj..............................................................90
4. SOLARNI TOPLINSKI KOLEKTORI ..............................................................9 93 4.1. Glavne komponente solarnoga toplinskog sustava ...............................95 4.1.1. Pojam selektivnosti apsorbera .....................................................95 4.2. Solarni pločasti kolektori.........................................................................97 4.2.1. Toplinski gubici pločastog kolektora ..........................................105 4.3. Vakuumski kolektori ..............................................................................110 4.4. Vakuumski kolektori s toplinskim cijevima...........................................115
VIII
SADRŽAJ
4.5. Položaj, usmjeravanje i razmak kolektora.............................................117 4.5.1. Solarni doprinos i položaj solarnih kolektora .............................117 4.5.2. Moguće izvedbe postavljanja solarnih kolektora .......................118 4.5.3. Primjeri postavljanja solarnih kolektora u Hrvatskoj ..................118 4.5.4. Razmak između redova kolektora...............................................120 4.6. Hidrauličko povezivanje solarnih kolektora ..........................................121 4.6.1. Obujamski protok u kolektorskom polju ....................................121 4.6.2. Hidrauličko povezivanje pločastih kolektora ..............................122 4.6.3. Hidrauličko povezivanje vakuumskih kolektora ..........................125 4.6.4. Hidrauličko povezivanje vakuumskih kolektora s toplinskim cijevima.......................................................................................126 4.6.5. Brzina strujanja u cjevovodu.......................................................126 4.7. Matematički model solarnog kolektora................................................127 4.7.1. Energetska bilanca kolektora .....................................................127 4.7.2. Stupanj djelovanja kolektora ......................................................129 4.8. Tržište solarnih kolektora u Europskoj uniji ..........................................131
5. ISPITIVANJE KOLEKTORA ..........................................................................1 141 5.1. Metode ispitivanja kolektora ................................................................143 5.2. Ispitivanje kolektora ..............................................................................144 5.2.1. Ispitivanje kolektora prema metodi ASHRAE.............................144 5.2.2. Ispitivanje kolektora prema normi DIN V 4757-4 ......................145 5.3. Mjerna linija i zahtjevi za mjerne uređaje .............................................146 5.3.1. Mjerenje jakosti zračenja............................................................146 5.3.2. Mjerenje protoka ........................................................................147 5.3.3. Mjerenja temperature.................................................................147 5.3.4. Pad tlaka nosioca topline u kolektoru ........................................147 5.3.5. Mjerenje brzine zraka..................................................................147 5.3.6. Umjeravanje ................................................................................148 5.4. Postupak provođenja ispitivanja ...........................................................148 5.4.1. Mjerne i kontrolne veličine .........................................................149 5.4.2. Zahtjevi za stabilnošću mjernog perioda ...................................149 5.4.3. Ispitni uvjeti ................................................................................150 5.4.4. Mjerenje korekturnog faktora kuta zračenja ..............................150 5.4.5. Toplinski kapacitet ......................................................................151 5.4.6. Pad tlaka .....................................................................................151 5.4.7. Određivanje obujma nosioca topline .........................................152 5.5. Obrada rezultata mjerenja ....................................................................152 5.5.1. Određivanje stupnja djelovanja ..................................................152 5.6. Izvješće o ispitivanju .............................................................................153 5.7. Određivanje maksimalne temperature mirovanja ................................157 5.8. Mjerna nesigurnost i granična pogreška..............................................156 5.8.1. Temeljni pojmovi mjerne tehnike ...............................................156 5.8.2. Mjerna nesigurnost srednje vrijednosti .....................................157 5.8.3. Granična pogreška mjernog uređaja ..........................................160
IX
S O L A R NI S U S TAVI
5.9. Određivanje sastavljene (složene) normalne nesigurnosti...................160 5.9.1. Procjena mjerne nesigurnosti ....................................................160 5.9.2. Standardno odstupanje složene funkcije ...................................161 5.9.3. Sastavljena (složena) normalna nesigurnost..............................162 5.9.4. Proširena nesigurnost.................................................................162 5.9.5. Granična pogreška složene funkcije ..........................................163 5.10. Postupnik za procjenu i iskaz nesigurnosti .........................................164
6. SOLARNI SPREMNICI TOPLINE ..............................................................1 177 6.1. 6.2. 6.3. 6.4. 6.5. 6.6.
Izrada i presjek spremnika topline........................................................179 Temperaturni gradijent spremnika topline ...........................................180 Energetska bilanca spremnika topline .................................................181 Monovalentni spremnik topline............................................................188 Bivalentni spremnik topline ..................................................................189 Kombinirani spremnici topline..............................................................190 6.6.1. Multivalentan međuspremnik ogrjevne vode s integriranim zagrijavanjem potrošne tople vode ............................................191 6.6.2. Multivalentan međuspremnik ogrjevne vode s punjenjem po slojevima i integriranim zagrijavanjem potrošne tople vode .....192 6.6.3. Otpori protoka ............................................................................192 6.7. Priključak sa strane hladne vode ..........................................................194 6.8. Dimenzioniranje solarnih spremnika ....................................................195
7. SOLARNI TOPLINSKI SUSTAVI ................................................................1 199 7.1. Solarni sustavi za pripremu potrošne tople vode ................................201 7.1.1. Termosifonski solarni sustavi ...................................................202 7.1.2. Solarni sustavi s prisilnom cirkulacijom .....................................204 7.1.3. Solarni sustav s ispuštanjem i povratom tekućine (Drain-Back-System) ....................................................................206 7.2. Solarni sustavi za pripremu potrošne tople vode većih kapaciteta .....207 7.2.1. Solarni sustav za pripremu potrošne tople vode kombinacijom dvaju spremnika i preslojavanjem ......................207 7.2.2. Solarni sustav za pripremu potrošne tople vode kombinacijom dvaju spremnika .........................................................................209 7.3. Solarni sustavi za grijanje vode u bazenu ............................................210 7.3.1. Solarni sustav za grijanje vode u bazenu s plastičnim apsorberom ................................................................................210 7.3.2. Solarni sustav za zagrijavanje potrošne tople vode i vode u bazenu .....................................................................................213 7.4. Solarni sustavi za grijanje i pripremu potrošne tople vode..................214 7.4.1. Solarni sustav za grijanje i pripremu potrošne tople vode s pomoću kombiniranog spremnika .............................................214 7.4.2. Solarni sustav za grijanje i pripremu potrošne tople vode kombinacijom dvaju spremnika..................................................216
X
SADRŽAJ
7.5. Sigurnosno-tehnička oprema solarnih sustava ....................................218 7.5.1. Odzračni ventil.........................................................................219 7.5.2. Odvajač zraka ..........................................................................220 7.5.3. Ekspanzijska posuda ...............................................................220 7.5.4. Toplinski medij .........................................................................223 7.5.5. Upute o stagnaciji ...................................................................223 7.5.6. Cirkulacijska crpka ...................................................................224 7.5.7. Sigurnosni ventil ......................................................................225 7.5.8. Nepovratni ventil .....................................................................225 7.5.9. Sigurnosni graničnik temperature ...........................................225 7.5.10. Armatura za punjenje i pražnjenje...........................................226 7.5.11. Toplinska izolacija ....................................................................226 7.5.12. Izmjenjivač topline ...................................................................227 7.5.13. Solarna regulacija ....................................................................227 7.5.14. Termostatski miješajući automat ............................................228 7.5.15. Recirkulacijski krug..................................................................228 7.5.16. Mjerna linija i ispitivanje solarnog sustava .............................229 7.6. Iskoristivost solarnog sustava ..............................................................231 7.7. Eksperimentalna mjerenja i simulacije solarnih sustava......................231 7.7.1. Cilj eksperimentalnih mjerenja ................................................233 7.7.2. Cilj simulacija...........................................................................233 7.7.3. Povezanost simulacije i eksperimenta ....................................234 7.7.4. Programi za simulacije ............................................................235 7.8. Postupak f-Chart za proračun solarnih sustava ....................................237 7.8.1. Osnove postupka f-Chart.........................................................237 7.8.2. Polazni podaci i proračunski rezultati solarnog sustava za grijanje i pripremu potrošne tople vode .................................241 7.9. Metodički pristup proračunu solarnog sustava postupkom f-Chart ....242 7.10. Primjeri izvedenih solarnih sustava u Republici Hrvatskoj ................250 7.10.1. Solarni sustav za grijanje i pripremu potrošne tople vode, Risika, otok Krk ......................................................................251 7.10.2. Solarni sustav za grijanje i pripremu potrošne tople vode u kombinaciji s kotlom na loživo ulje, Rudeš, Zagreb .............252 7.10.3. Solarni sustav za grijanje i pripremu potrošne tople vode u kombinaciji s kotlom na loživo ulje, Pisarovina, Zagreb .........254 7.10.4. Solarni sustav za grijanje i pripremu potrošne tople vode u kombinaciji s kotlom na biomasu i kotlom na loživo ulje, Stupnik, Zagreb .....................................................................257 7.10.5. Solarni sustav za pripremu potrošne tople vode u kombinaciji s kotlom na biomasu, Vodostaj, Karlovac ............................260 7.10.6. Solarni sustav za grijanje i pripremu potrošne tople vode u kombinaciji s plinskim kondenzacijskim kotlom, Špansko, Zagreb......................................................................................262 7.10.7. Solarni sustav za grijanje, pripremu potrošne tople vode i grijanje vode u bazenu u kombinaciji s plinskim kondenzacijskim kotlom, Sveta Nedelja, Zagreb ....................265
XI
S O L A R NI S U S TAVI
7.10.8. Solarni sustav za pripremu potrošne tople vode i po potrebi dogrijavanja na električnu energiju, Pula ...............................267 7.10.9. Solarni sustav za pripremu potrošne tople vode i po potrebi dogrijavanje prirodnim plinom, Jankomir, Zagreb..................269 7.10.10. Solarni sustav za pripremu potrošne tople vode za stambeno naselje u Slavonskom Brodu..................................................271 7.10.11. Solarni sustav za grijanje i pripremu potrošne tople vode u kombinaciji s kotlom na loživo ulje, kotlom na biomasu i dizalicom topline, Glavnica Donja – Sesvete, Zagreb............277 7.11. Energetsko-ekološki doprinos izvedenih solarnih sustava u Republici Hrvatskoj ............................................................................................284 7.12. Primjeri svjetskih solarnih sustava za grijanje i pripremu potrošne tople vode ............................................................................................285 7.12.1. Najveći svjetski solarni sustav za grijanje i pripremu potrošne tople vode...............................................................................287 7.13. Posebne pretvorbe Sunčeve energije u toplinu ..................................289 7.13.1. Solarna peć.............................................................................289 7.13.2. Solarna kuhala ........................................................................290
8. SOLARNO HLA\ENJE ................................................................................2 293 8.1. Apsorpcijski rashladni uređaji..............................................................295 8.1.1. Shematski prikaz i načelo rada...............................................295 8.1.2. Binarne smjese u apsorpcijskim rashladnim uređajima ........297 8.1.3. Bilanca tvari i topline ..............................................................297 8.2. Stvarni apsorpcijski rashladni uređaji ..................................................299 8.2.1.Shematski prikaz i načelo rada...................................................299 8.3. Solarni apsorpcijski rashladni uređaji ..................................................303 8.3.1. Solarni apsorpcijski rashladni uređaji s kontinuiranim pogonom ................................................................................304 8.3.2. Solarni apsorpcijski rashladni uređaji s otvorenim kružnim tokom......................................................................................306 8.3.3. Solarni apsorpcijski rashladni uređaji u povremenom radu...308 8.3.4. Smjese kod solarnih apsorpcijskih rashladnih uređaja..........308 8.3.5. Termodinamički proračun solarnih apsorpcijskih rashladnih uređaja ....................................................................................309 8.3.6. Usporedba solarnih kompresijskih i apsorpcijskih rashladnih uređaja ....................................................................................310 8.4. Solarni adsorpcijski i drugi rashladni uređaji.......................................312 8.4.1. Solarni adsorpcijski rashladni uređaji.....................................312 8.4.2. Pasivno hlađenje zgrada.........................................................314 8.4.3. Termoelektrično hlađenje .......................................................315 8.5. Solarni rashladni uređaji sa suhim isparivanjem .................................315 8.6. Istodobno dobivanje rashladne, toplinske i električne energije (trigeneracija) .......................................................................................318
XII
SADRŽAJ
8.7. Utjecaj radnih tvari na okoliš ................................................................323 8.7.1. Utjecaj radnih tvari na ozonski sloj ...........................................323 8.7.2. Utjecaj radnih tvari na učinak staklenika ....................................324 8.7.3. Zamjena radnih tvari ...................................................................325
9. SOLARNE TERMOELEKTRANE ...............................................................3 329 9.1. Načelo rada solarne temoelektrane .....................................................331 9.1.1. Temelji korištenja energije Sunčeva zračenja u solarnim termoelektranama ......................................................................333 9.1.2. Mogućnosti primjene solarnih termoelektrana u opskrbi električnom energijom Europe...................................................336 9.2. Solarne termoelektrane s paraboličnim žljebastim kolektorima ..........340 9.2.1. Karakteristični parametri paraboličnih žljebastih kolektora........343 9.2.2. Hibridne solarne termoelektrane sa spremnicima topline i paraboličnim žljebastim kolektorima..........................................344 9.2.3. Hibridne solarne termoelektrane na prirodni plin i paraboličnim žljebastim kolektorima................................................................345 9.2.4. Hibridne solarne termoelektrane s plinsko-parnom turbinom i paraboličnim žljebastim kolektorima..........................................346 9.2.5. Primjeri solarnih termoelektrana s paraboličnim žljebastim kolektorima .................................................................................347 9.3. Solarne termoelektrane s centralnim prihvatnikom na tornju i poljem heliostata ..............................................................................................349 9.3.1. Hibridne solarne termoelektrane s otvorenim volumetrijskim prihvatnikom na tornju i poljem heliostata.................................351 9.3.2. Hibridne solarne termoelektrane s plinsko-parnom turbinom i s volumetrijskim tlačnim prihvatnikom na tornju i poljem heliostata ....................................................................................352 9.3.3. Primjeri solarnih termoelektrana s centralnim prihvatnikom na tornju i poljem heliostata............................................................353 9.4. Solarne termoelektrane s paraboličnim tanjurastim kolektorima ........354 9.4.1. Primjeri solarnih termoelektrana s paraboličnim tanjurastim kolektorima .................................................................................356 9.5. Parametri usporedbe nekih solarnih termoelektrana ...........................357 9.6. Solarne dimnjačne elektrane ................................................................358 9.7. Solarne termoelektrane – solarno jezero..............................................362 9.8. Investicije u solarne termoelektrane i cijene električne energije.........363
10. SOLARNI FOTONAPONSKI SUSTAVI .....................................................3 367 10.1. Fotonaponski sustavi ...........................................................................369 10.2. Kristali i materijali.................................................................................370 10.2.1. Kristali i podjela ........................................................................370 10.2.2. Podjela materijala prema provodljivosti električne struje ........371 10.3. Poluvodiči .............................................................................................372
XIII
S O L A R NI S U S TAVI
10.4. 10.5.
10.6. 10.7.
10.8. 10.9. 10.10.
10.11.
10.12.
XIV
10.3.1. Čisti poluvodiči ...................................................................372 10.3.2. Poluvodiči s primjesama .....................................................373 Poluvodička dioda (PN-spoj) ..............................................................375 Solarne ćelije .....................................................................................376 10.5.1. Početak razvoja solarnih ćelija ..........................................376 10.5.2. Fotonaponski efekt..............................................................377 10.5.3. Izravna pretvorba Sunčeva zračenja u električnu energiju................................................................................377 10.5.4. Model solarne ćelije ............................................................380 10.5.5. Parametri solarne ćelije .......................................................381 10.5.6. Snaga solarne ćelije ............................................................381 10.5.7. Djelotvornost solarne ćelije.................................................382 Izrada solarnih ćelija ..........................................................................388 Stanje i perspektive korištenja solarnih ćelija ...................................392 10.7.1. Solarne ćelije od monokristalnog silicija.............................392 10.7.2. Solarne ćelije od polikristalnog silicija ................................393 10.7.3. Providne (transparentne) solarne ćelije...............................395 10.7.4. Solarne ćelije tankog filma od amorfnog silicija (a-Si)........396 10.7.5. Solarne ćelije tankog filma od bakar-indij-diselenida (CIS) .397 10.7.6. Solarne ćelije tankog filma od kadmijeva telurida (CdTe) ...398 10.7.7. Visoko koncentrirajući optički moduli i fotonaponski sustavi koji prate kretanje Sunca (Tracking) ........................398 10.7.8. Paralelno-serijski nizovi solarnih ćelija ................................400 Stanje i očekivani razvoj fotonaponske tehnologije ..........................402 Fotonaponski sustavi u Europi i svijetu.............................................402 Fotonaponski sustavi koji nisu priključeni na mrežu (samostalni) ....406 10.10.1. Temeljne komponente i pretvorbe energije samostalnog fotonaponskog sustava .......................................................406 10.10.2. Model samostalnoga fotonaponskog sustava....................407 10.10.3. Fotonaponski moduli...........................................................410 10.10.4. Regulatori punjenja .............................................................413 10.10.5. Nove generacije akumulatorskih baterija............................415 10.10.6. Izmjenjivači samostalnih fotonaponskih sustava................419 10.10.7. Trošila samostalnih fotonaponskih sustava ........................420 10.10.8. Hibridni fotonaponski sustavi..............................................429 Posebne izvedbe manjih pokretnih fotonaponskih sustava .........431 10.11.1. Primjena fotonaponskih sustava u nautici .......................433 10.11.2. Primjena fotonaponskih sustava u prometu .....................435 10.11.3. Primjena solarne energije u prometnoj signalizaciji ...........436 10.11.4. Primjena solarne energije za rasvjetu ..............................437 Fotonaponski sustavi priključeni na javnu elektroenergetsku mrežu .................................................................................................439 10.12.1. Fotonaponski sustav s centralnim izmjenjivačem dc/ac i transformatorom .................................................................439
SADRŽAJ
10.13.
10.14.
10.15. 10.16. 10.17. 10.18. 10.19. 10.20. 10.21. 10.22. 10.23.
10.24.
10.12.2. Fotonaponski sustav s centralnim izmjenjivačem dc/ac bez transformatora ..............................................................440 10.12.3. Fotonaponski sustav sa serijski spojenim modulima .........441 10.12.4. Fotonaponski sustav s paralelno spojenim modulima .......442 10.12.5. Shema montaže fotonaponskih modula .............................443 10.12.6. Značaj premosne (bypass) diode ........................................444 Fotonaponski sustavi priključeni na javnu elektroenergetsku mrežu preko kućne instalacije ......................................................................445 10.13.1. Fotonaponski sustavi priključeni na javnu elektroenergetsku mrežu preko kućne instalacije snage do 30 kW.................447 10.13.2. Fotonaponski sustavi priključeni na javnu elektroenergetsku mrežu preko kućne instalacije snage od 30 kW do 100 kW ................................................................................448 10.13.3. Fotonaponski sustavi priključeni na javnu elektroenergetsku mrežu preko kućne instalacije snage veće od 100 kW ......448 Fotonaponski sustavi izravno priključeni na javnu elektroenergetsku mrežu .................................................................................................449 10.14.1. Fotonaponski sustavi izravno priključeni na javnu elektroenergetsku mrežu snage do 10 MW .......................450 10.14.2. Fotonaponski sustavi izravno priključeni na javnu elektroenergetsku mrežu snage od 10 MW do 30 MW....450 10.14.3. Fotonaponski sustavi izravno priključeni na javnu elektroenergetsku mrežu snage veće od 30 MW ..............451 Ugradnja fotonaponskih modula od tankog filma.............................451 Fotonaponski moduli na pročelju građevina .....................................452 Stakleni krovovi građevina s fotonaponskim modulima ...................454 Nadstrešnice za vozila od fotonaponskih modula ............................456 Fotonaponski moduli ugrađeni na autocestama ...............................456 Fotonaponski moduli na kulturno zaštićenim građevinama..............457 Fotonaponski sustavi u Republici Hrvatskoj priključeni na javnu elektroenergetsku mrežu preko kućne instalacije ............................458 Potrebna površina za proizvodnju električne energije iz fotonaponskih sustava.......................................................................460 Sigurnosna zaštita fotonaponskih sustava........................................462 10.23.1. Gromobranska instalacija ....................................................462 10.23.2. Izjednačavanje potencijala...................................................464 10.23.3. Odvodnici prenapona ..........................................................465 10.23.4. Uzemljivači i sustavi uzemljenja ..........................................466 Programi za simulaciju, dimenzioniranje i oblikovanje fotonaponskih sustava.......................................................................467
11. ENERGETSKI NEOVISNE GRA\EVINE ..................................................4 475 11.1. Energetski neovisne solarne građevine ............................................477
XV
S O L A R NI S U S TAVI
11.2. 11.3. 11.4. 11.5. 11.6.
Solarna kuća Jenni, Oberburg, Švicarska..........................................478 Energetski neovisna solarna kuća u Freiburgu, Njemačka ...............479 Koncept modela energetski neovisne solarne zgrade, Hrvatska......480 Solarni krov Špansko – Zagreb, Hrvatska..........................................482 Energetska neovisnost građevina .....................................................490
12. ZAKONI, POTICAJI I PROMIDŽBA SOLARNIH SUSTAVA ....................4 493 12.1. Pitanja glede energetske strategije ...................................................495 12.2. Ukupna potrošnja energije u privatnoj kući i mogućnosti uštede ....496 12.3. Solarizacija Republike Hrvatske .........................................................498 12.3.1. Poticaji i promidžba solarnih sustava za pripremu potrošne tople vode ............................................................500 12.3.2. Poticaji i promidžba fotonaponskih sustava priključenih na javnu elektroenergetsku mrežu preko kućne instalacije.....502 12.3.3. Poticaji i promidžba fotonaponskih sustava koji nisu priključeni na mrežu (samostalni) .....................................504 12.4. Tvornice solarnih modula u Republici Hrvatskoj ...............................506 12.5. Obrazovanje i znanstveno-stručna istraživanja u području korištenja Sunčeve energije ..............................................................509 12.6. Promidžba projekta “Solarizacija Republike Hrvatske” .....................511
DODATAK A: Vrijednosti spektralnog zračenja za normirani Sunčev spektar AM 1,5 .....................................................................................................515 B: Karte ozračenosti vodoravne plohe ukupnim Sunčevim zračenjem u Republici Hrvatskoj ..................................................................................521 C: Položaj Sunca i faktori Rb’ i Rb za kut nagiba plohe β jednak kutu zemljopisne širine ϕ .................................................................................535 D: Klimatološki podaci i podaci o Sunčevom zračenju za nekoliko gradova u Republici Hrvatskoj ...............................................................................539 E: Simulacija rada solarnog sustava za pripremu potrošne tople vode postupkom f-Chart za nekoliko gradova u Republici Hrvatskoj..............741
POPIS OZNAKA ................................................................................................7 783 LITERATURA .....................................................................................................7 793 KAZALO POJMOVA..........................................................................................8 805 ZAHVALA ...........................................................................................................8 810 O AUTORU ........................................................................................................8 811 POPIS POKROVITELJA ....................................................................................8 812
XVI
PREDGOVOR Zapitajmo se kako to već tisućama i tisućama godina vlada savršen red i sklad u svemiru i u organizmima svih biljnih i životinjskih vrsta. Kako to da nas već pet milijardi godina Sunce grije ogromnom energijom? Ako je jedan sat vremena Sunčeva zračenja dovoljno za podmirenje svih energetskih potreba na planetu Zemlji, a Hrvatska uvozi više od 50 % primarne energije, gdje je naš dio Sunca? Zaobiđu li Republiku Hrvatsku Sunčeve zrake i naš udio padne u Njemačku, Dansku ili Austriju? Uzmemo li u obzir da Sunce samo u jednoj sekundi oslobodi više energije nego što je naša civilizacija tijekom svojeg razvoja iskoristila, važnost istraživanja energije Sunca i pretvorbe energije Sunčeva zračenja u električnu, toplinsku ili energiju hlađenja poprima sasvim novu dimenziju. Zbog toga se intezivno ulaže, kao opću korist i gospodarski isplativo ulaganje, u znanstveno-stručna istraživanja procesa pretvorbe Sunčeve energije u korisne oblike energije s velikom mogućnošću rješavanja problema energetske krize, a time ekološke i ekonomske koja je u svijetu sve prisutnija. Većina zemalja želi se osamostaliti u opskrbi energijom, žele postati što manjim ovisnikom o uvozu energije. Zbog toga su zemlje Europske unije, tj. zemlje ekološki osviještene Europe donijele niz mjera i smjernica prema kojima se želi smanjiti uvoz energije i zaštititi okoliš. Prema njima se planira do 2020. godine povećati uporaba obnovljivih izvora energije u ukupnoj potrošnji energije na 20 %, smanjiti emisija štetnih plinova za 20 %, povećati učinkovitost korištenja energije za 20 % te 10 % goriva u cestovnom prometu zamijeniti s alternativnim gorivima, tzv. biogorivima. Taj plan od 2020. godine (20-20-20-10) iznosio bi u 2050. godini (50-50-50-50). Slijedom navedenog niza mogli bismo zaključiti da će 2100. godine udio obnovljivih izvora energije u ukupnoj potrošnji energije iznositi 100 %, da će se smanjiti emisija štetnih plinova za 100 % u odnosu na sadašnju razinu, da će se povećati učinkovitost korištenja energije za 100 % i da će 100 % biogoriva, kao biodizel, bioplin i bioetanol te vodik sudjelovati u cestovnom prometu. Na temelju dosadašnjega tehničko-tehnološkog razvoja te budućeg predviđanja navedeni udjeli mogu se ostvariti uz preduvjete jasne političke potpore svake zemlje te povećanja fi-
XVII
S O L A R NI S U S TAVI
nancijske potpore za znanost i istraživanja u području novih energetskih tehnologija i zaštite okoliša. Bez sumnje, tomu treba težiti ili će planet Zemlja nestati. Dakle, valja razumno trošiti prirodna bogatstva, a mudro i utemeljeno na novim znanstvenim spoznajama, tehnički i tehnološki pokazanim i dokazanim, dobivati energiju kao što je npr. pretvorba energije Sunčeva zračenja u električnu, toplinsku ili energiju hlađenja, što će biti objašnjeno i pokazano u ovoj knjizi. Ne koristiti se mudro i razumno svojim prirodnim resursima, najučinkovitije s novim energetskim tehnologijama koje će obilježiti ovo 21. stoljeće u skladu s održivim razvojem i dugoročnim ciljevima zaštite okoliša, kao što su Sunce, čisto more, zrak i voda, što su Bogom dani kao raj na Zemlji u Republici Hrvatskoj, a u cilju očuvanja raznolikoga prirodnog bogatstva i ljepote svoje zemlje, bila bi doista znanstvena izolacija i profesionalna sljepoća odgovornih ljudi u našoj zemlji koji se bave problemima energije i zaštite okoliša. Ne zaboravimo da nam djeca naše djece nikada neće oprostiti ako onečistimo, uništimo ili ne daj Bože prodamo prirodna bogatstva i ljepotu svoje zemlje Hrvatske, a to su: prekrasno i čisto more, obala i otoci, čista voda i zrak. Stoga, upućujem poziv svima, osobito akademskoj zajednici svih znanstvenih područja (prirodnih, tehničkih i biotehničkih znanosti, biomedicine i zdravstva, društvenih i humanističkih znanosti) kojima je dano, ali će se i desetostruko od njih tražiti, da svi zajedno intelektualni dar, dar pune slobode misli i djela, usmjerimo prema općem dobru. Svima onima koji doista djeluju na svim razinama društva nastojeći živjeti u skladu s održivim razvojem i zaštitom okoliša, osobito u području korištenja Sunčeve energije, želim da ustraju i ostanu "sol ove zemlje" i "svjetlo ovoga svijeta". U pripremi knjige mnogo su mi koristili materijali s kongresa, simpozija i tečajeva širom svijeta na kojima sam sudjelovao u posljednjih 20 godina. Na temelju smjernica za projektiranje gotovo svih većih svjetskih proizvođača solarnih sustava te dostupne navedene literature nastalo je nekoliko projekata korištenja Sunčeve energije koje sam projektirao, pustio u pogon, održavao i proveo mjerenja, a što držim da je dalo velik doprinos stručnom dijelu ove knjige. Knjigom želim osvijetliti i rasvijetliti velike mogućnosti uporabe energije Sunčeva zračenja. Knjiga je namijenjena u prvom redu studentima tehničkih i prirodnih usmjerenja, ali i projektantima u području arhitekture, graditeljstva, elektrotehnike i strojarstva. Također može poslužiti investitorima i izvođačima radova iz područja graditeljstva te raznim fondovime i državnoj upravi. Veliko hvala recenzentima prof. dr. sc. Igoru Balenu (FSB, Zagreb), prof. dr. sc. Sreti Nikolovskom (ETF, Osijek), prof. dr. sc. Davoru Škrlecu (FER, Zagreb) i uredniku prof. dr. sc. Zvonku Benčiću (FER, Zagreb) što su pregledali rukopis knjige i dali znanstveno utemeljene primjedbe. Također se zahvaljujem prof. Ljubomiru Miščeviću, dipl. ing. arh. na pregledu i poboljšanju 3. poglavlja (Pasivno korištenje Sunčevom energijom) i doc. dr. sc. Vladimiru Soldi na pregledu i poboljšanju 8. poglavlja (Solarno hlađenje). doc. dr. sc. Ljubomir Majdand`i} Zagreb, lipnja 2010. godine
XVIII
1. UVOD
1.1. Uvod u energiju Sunca Sunce je glavni izvor elektromagnetskog zra~enja koje prolazi atmosferom i neiscrpan je obnovljivi izvor energije. Ono daje energiju koja odr`ava `ivot, pokre}e atmosferu i razli~itim sustavima njezina gibanja oblikuje vrijeme i klimu. Danas se smatra da je Sunce nastalo od nakupine me|uzvjezdanog plina koja se po~ela sa`imati zbog gravitacijskog privla~enja. To je prouzro~ilo rast temperature te se prvotni izvor energije naziva gravitacijsko sa`imanje. Zbog zagrijavanja plin je po~eo zra~iti i nastalo je “prasunce”. Potvrdu takvoj hipotezi mo`emo na}i u zvijezdama koje tek nastaju u oblacima me|uzvjezdanog plina (tzv. protozvijezde). Kako se “prasunce” sa`imalo, u jezgri je rasla gusto}a i temperatura te su u odre|enoj fazi sa`imanja nastali uvjeti za po~etak termonuklearne fuzije vodika u helij. Tako je stvoren nov izvor energije, Sunce. Plin koji se u nuklearnim reakcijama po~eo jo{ vi{e zagrijavati dostigao je dovoljan pritisak da izbalansira gravitacijsko privla~enje i tako zaustavi daljnje sa`imanje. Tim procesom nastalo je Sunce. Procjene starosti Sunca pokazuju da se to zbilo prije oko 5 milijardi godina, a ostaje mu jo{ toliko dok ne potro{i sav raspolo`ivi vodik za fuziju, a to je oko 10 % ukupne koli~ine vodika na Suncu. O tome kako su burne reakcije na Suncu najbolje govori to {to svake sekunde sa Sun~eve povr{ine u obliku solarnog vjetra odlazi tvar ukupne mase 3 000 tona. Ako bi na taj na~in sa Sunca oti{la cjelokupna tvar, bilo bi potrebno 200 000 milijardi godina. Tako dobivena ogromna koli~ina energije termonuklearnim reakcijama u unutra{njosti Sunca ne samo da je stvorila nu`ne uvjete za nastanak i razvoj `ivotnog ciklusa na Zemlji, nego nam je podarila i zalihe energije kojima se svakodnevno koristimo kao ugljen, naftu i prirodni plin. Uzmemo li u obzir da Sunce samo u jednoj sekundi oslobodi vi{e energije nego {to je na{a civilizacija tijekom svojeg razvoja iskoristila, va`nost istra`ivanja energije Sunca i pretvorbe energije Sun~eva zra~enja u korisne oblike energije poprima sasvim novu dimenziju s velikom mogu}no{}u rje{avanja problema energetske krize, koja je u svijetu sve prisutnija.
3
2. ENERGIJA SUN^EVA ZRA^ENJA
2.1. Sunce kao izvor zraenja i energije Sunce, rimski naziv sol, grčki helios, središnja je zvijezda našeg planetnog sustava i jedna od mnogobrojnih zvijezda u galaksiji “Mliječni put”. Sunce je velika užarena kugla nastala nešto prije 5 milijardi godina i prema znanstvenim procjenama još će toliko dugo zračiti svoju energiju. Ono se sastoji od 75 % vodika, 23 % helija, te od 2% više od šesdeset različitih teških elemenata (ugljik, dušik, kisik, neon, magnezij, natrij, kalcij, željezo, silicij, aluminij itd.) utvrđenih spektroskopom. Duboko u unutrašnjosti Sunca odvijaju se termonuklearne reakcije fuzije jezgara, u kojima atomi vodika (četiri protona) postaju atomi helija (jedan helijev nuklein) te nastaju druge teže jezgre. Masa helijeva nukleina manja je od mase četiriju protona, gubitak mase Δm (kg) pretvara se u energiju E, koja se preko brzine svjetlosti co (3 ⋅10 8 m/s) prema Einsteinu može proračunati na sljedeći način: E = Δ m ⋅ co2 J
(2.1)
ENERGIJA (kWh) = MASA (kg) x 25 000 000 000 Jedan gram mase odgovara energiji od 25 milijuna kilovatsati, odnosno tu količinu energije dobili bismo ako jedan gram mase na neki način pretvorimo u energiju. To načelo, dakle, objašnjava kako i relativno male mase ostvaruju ogromne količine energije. Tako oslobođena energija nezadrživo se prenosi prema površini da bi buknula u međuplanetarnom prostoru. Osnovne su veličine, neposredno izvedene iz promatranja, koje određuju naše Sunce kao zvijezdu: polumjer; R = 6,96 ⋅108 m, a određen je jednostavnom trigonometrijskom metodom, iz poznavanja udaljenosti Zemlja – Sunce (150 milijuna kilometara) i kutne veličine Sunca na nebu. masa; 2 ⋅1030 kg koja se određuje iz dinamičkih jednadžbi gibanja Zemlje oko Sunca. Masu Sunca bilo je moguće odrediti nakon što je Newton spoznao da se sva tijela u prirodi uzajamno privlače silom koju je nazvao gravitacija. Masa Sunca
13
3. PASIVNO KORIŠTENJE SUNČEVOM ENERGIJOM
3.1. Energetska uinkovitost i pasivno korištenje Sunevom energijom Sektor zgradarstva odgovoran je za preko 40 % ukupne potrošnje energije. Primjenom suvremenih metoda energetske učinkovitosti u zgradarstvu koji objedinjuju urbanizam, arhitekturu i graditeljstvo uz primjenu visokokvalitetne toplinske zaštite, aktivne solarne sustave, koncepte pasivne sunčane arhitekture te primjenu energetski efikasnih uređaja i sustava u zgradama, ukupna se potrošnja energije u promatranoj zgradi može smanjiti i do 80 %. Sektor opće potrošnje u energetskoj bilanci obuhvaća sektore kućanstva, usluge, poljoprivredu i građevinarstvo. Najveći pojedinačni potrošači u tom su sektoru zgrade, pa zauzimaju posebno mjesto moguće energetske učinkovitosti osobito u pogledu pasivnog i aktivnog korištenja Sunčevom energijom. Energetska učinkovitost u zgradarstvu prepoznata je danas kao područje koje ima najveći potencijal za smanjenje ukupne potrošnje energije, čime se izravno doprinosi zaštiti okoliša i smanjenju emisija štetnih plinova. Mjere energetske učinkovitosti u zgradarstvu, uključuju cijeli niz različitih mogućnosti uštede toplinske i električne energije, uz primjenu obnovljivih izvora energije u zgradama, gdje je to funkcionalno izvedivo i ekonomski opravdano za duže razdoblje [43]. Među skupinama velikih potrošača energije, kućanstva bilježe najveću potrošnju i najbrži rast potrošnje električne, toplinske i rashladne energije. Potrošnja električne energije daleko premašuje druge sektore, a potrošnja toplinske i rashladne energije posljednjih godina sve više raste. Područja isplative primjene mjera energetske učinkovitosti kod toplinske energije vezana za toplinsku zaštitu zgrada i efikasnije sustave grijanja uz pravilan odabir energenata, a kod električne energije odnose se na odabir efikasnijih kućanskih uređaja i sustava hlađenja. Tijekom razdoblja od 2001. do 2006. godine potrošnja ukupne energije u kućanstvima rasla je s prosječnom godišnjom stopom od 2,3 % [44]. Ako promatramo potrošnju energije u sektoru opće potrošnje, u kojem su najveći potrošači zgrade (kućanstva) i usluge, možemo primijetiti udio kućanstva
73
4. SOLARNI TOPLINSKI KOLEKTORI
4.1. Glavne komponente solarnoga toplinskog sustava Glavne su komponente aktivnoga solarnog sustava za grijanje i/ili pripremu potrošne tople vode solarni kolektor, spremnik topline, crpna stanica, automatika i regulacija te eventualno pomoćni grijač. Ostali su sastavni dijelovi solarnog sustava polazni i povratni vod, sigurnosni ventili, ekspanzijska posuda, zaporni ventili, nepovratni ventili, manometar, termometar, sigurnosni graničnik temperature (ako je potreban), osjetnici temperature kolektora i spremnika, armatura za punjenje i pražnjenje, odzračnici te po potrebi termostatski miješajući ventil. Ipak dvije najvažnije komponente solarnog sustava (cijenom do 60 % sustava) solarni su toplinski kolektori (pločasti ili vakuumski) i spremnik topline. Stoga ćemo te komponente posebno opisati i dati njihove energetske bilance.
4.1.1. Pojam selektivnosti apsorbera Gotovo sva energija od Sunca koja dolazi na Zemljinu površinu nalazi se u području valnih duljina od 0,3 μm do 2,5 μm, s maksimumom intenziteta zračenja u vidljivom području (λ = 0,48 μm). Predmeti na Zemljinoj površini apsorbiraju tu energiju i reemitiraju je u infracrvenom području, tj. u području valnih duljina od približno 2 μm do oko 30 μm. Činjenica da se spektar Sunca i spektar kolektora preklapaju u vrlo uskom području valnih duljina iskorištava se za dobivanje selektivnih apsorbera. Optička svojstva apsorbera, opisana s pomoću apsorpcijskog i transmisijskog faktora, jako utječu na rad i efikasnost kolektora. Idealni selektivni apsorber trebao bi gotovo popuno apsorbirati upadno Sunčevo zračenje, a minimalno emitirati toplinsko (infracrveno) zračenje. Bilo bi poželjno proizvesti što bolje selektivne apsorbere koji bi jako apsorbirali kraće valne duljine, a bili bi slabi emiteri duljih (infracrvenih) valnih duljina. Od λ = 0,3 μm do točke u kojoj se Sunčev spektar i toplinski spektar apsorbera presijecaju (λs), refleksijski je faktor ρ = 0, apsorpcijski je faktor α = 1, a za λ > λs apsorpcijski bi faktor trebao biti nula. Naravno, karakteristike stvarnih selektivnih apsorbera samo se, više ili manje, približavaju toj idealnoj karakteristici.
95
5. ISPITIVANJE KOLEKTORA
5.1. Metode ispitivanja kolektora U literaturi je opisano više metoda odnosno standardnih postupaka za ispitivanje kolektora, tj. određivanje njihovih svojstava, a služe za usporedbu različitih kolektora. Takve metode već se primjenjuju i karakteristike komercijalnih kolektora određuju se prema nekoj od tih metoda. Ispitivanje kolektora potrebno je ne samo zbog dobivanja službenog atesta nego i zbog detaljnijeg upoznavanja toplinsko-optičkih svojstava kolektora, što može koristiti proizvođačima i projektantima solarne opreme. Postoji više metoda za ispitivanje kolektora, među kojima postoje znatne razlike, iako se temelje na istim teorijskim načelima. U SAD-u metoda ASHRAE (engl. The American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers) [62], u Velikoj Britaniji (BS) standard, u zapadnoj Europi BSE metoda (njem. Bundesverband Solar Energie), u Njemačkoj norma DIN V 4757-4: 1995-11 [63] te u novije vrijeme u Švicarskoj ispitivanje kvalitete prema SPF-u. Postoje još neke metode koje su zapravo modifikacije gore navedenih metoda. Solarni kolektori trebali bi ispunjavati zahtjeve ekološkog znaka “Plavi anđeo” i imati oznaku CE koja odgovara postojećim smjernicama EU-a. Također mogu biti ispitani prema Solar-KEYMARK. Ispitivanje se može obavljati vani koristeći se Sunčevim zračenjem, kombinacijom mjerenja vani i mjerenja toplinskih gubitaka u laboratoriju ili samo u laboratoriju koristeći se Sunčevim (solarnim) simulatorom. Pri ispitivanju kolektora određuju se različite karakteristike, kao na primjer stupanj djelovanja kolektora, ukupni toplinski gubici, toplinski kapacitet, pad tlaka fluida između izlaza i ulaza, apsorpcijski faktor i emisijski faktor apsorbera, ispitivanje u mirovanju itd. Pritom je najvažniji podatak, koji se primarno određuje, stupanj djelovanja kolektora iz kojeg se mogu utvrditi toplinska svojstva i rad kolektora. Usporedni rezultati mjerenja više metoda za ispitivanje kolektora (engl. round robin test) ukazuju na zadovoljavajuću ekvivalentnost rezultata dobivenih mjere-
143
6. SOLARNI SPREMNICI TOPLINE
6.1. Izrada i presjek spremnika topline Spremnici topline izrađuju se od čelika, betona, plastičnih materijala i sl. Čelične rezervoare treba obložiti zaštitnim slojem s unutrašnje strane da bi se spriječilo korozivno djelovanje vode. Obično se kao spremnik topline koristi toplinski izolirani rezervoar napunjen vodom. Često se toplina iz kolektora u spremnik prenosi preko izmjenjivača topline tako da se tekućina u kolektorskom krugu ne miješa s vodom u spremniku. Izmjenjivač je svakako potreban ako je u kolektorskom sustavu otopina antifriza ili kojega drugog sredstva protiv smrzavanja. Obično se spremnik dobro izolira tako da mu je koeficijent gubitaka topline ks što manji. Tako je npr. za staklenu vunu toplinska provodnost λ = 0,038 W/mK.
1 2 3 4 5 6 7
plašt (obloga) spremnika toplinska izolacija izmjenjivač topline solarnog kruga izmjenjivač kruga dogrijavanja dovod hladne vode polaz tople vode zaštitna anoda
Slika 6.1. Presjek spremnika tople vode
179
7. SOLARNI TOPLINSKI SUSTAVI
7.1. Solarni sustavi za pripremu potrošne tople vode Korištenje Sunčevom energijom za pripremu potrošne tople vode ima dosta široku primjenu. Topla voda, najčešće u kupaonici i kuhinji, potrebna je tijekom čitave godine, pa se tako instalirani solarni sustav stalno koristi, a time i brže amortizira. Nakon energetske krize 1973. godine kada je prihvaćena činjenica da su ograničeni i iscrpljivi konvencionalni izvori energije i da će opskrba energijom postati velikim problemom u budućnosti, ubrzano počinju istraživanja, razvitak tehnologije i proizvodnja solarnih sustava za pripremu potrošne tople vode koji su se počeli komercijalno nabavljati i sve više ugrađivati širom svijeta. Republika Hrvatska na takvom je zemljopisnom položaju koji daje velik potencijal za pretvorbu energije Sunčeva zračenja u toplinsku za pripremu potrošne tople vode i/ili grijanja [72]. U priobalnom području i na otocima Hrvatske zbog povećane potrošnje električne energije, naročito zbog porasta ugradnje sustava klimatizacije, vršno opterećenje elektroenergetskog sustava raste i pomiče se u ljeto. Kako se za pripremu potrošne tople vode u priobalju i na otocima gotovo uvijek koriste električni bojleri, njihovom zamjenom solarnim toplinskim sustavima mogu se ostvariti znatne uštede električne energije i smanjiti vršno opterećenje distribucijske mreže. Na temelju Tehničkog propisa o racionalnoj uporabi energije i toplinskoj zaštiti u zgradama (Narodne novine br. 110/08 i 89/09) od 31. prosinca 2015. godine za grijanje zgrada nije dopušteno rabiti sustave elektrootpornog grijanja. Zamjenom sustava elektrootpornog zagrijavanja potrošne tople vode i grijanja prostora ugradnjom solarnih toplinskih kolektora za pripremu potrošne tople vode i/ili grijanja može se djelovati na manju potražnju za električnom energijom, a time će se smanjiti i opterećenje elektroenergetskog sustava. Da bi se to i ostvarilo, a Hrvatska uvozi više od 35 % električne energije, prijeko su potrebne dosljedne aktivne mjere države u zakonodavnim, organizacijskim, financijskim i ostalim poticajnim mjerama.
201
8. SOLARNO HLA\ENJE
8.1. Apsorpcijski rashladni ureaji 8.1.1. Shematski prikaz i načelo rada Većina ne samo velikih apsorpcijskih uređaja nego i većina malih kućnih hladnjaka, kada rade na apsorpcijskom načelu, koriste smjesu vode i amonijaka H2ONH3. Ciklus apsorpcijskog uređaja zasnovan je na termodinamičkim svojstvima binarnih (dvojnih) smjesa, a općenita promatranja kao i bilance tvari i topline mogu se primijeniti općenito na različite binarne smjese [94]. Jednostavni apsorpcijski uređaj prikazan je na slici 8.1., a sastoji se od kuhala (generatora), kondenzatora, isparivača, apsorbera, pumpe i prigušnih ventila. Kapljevita dvojna smjesa (na primjer H2O-NH3) isparava u kuhalu pri tlaku pg dovođenjem topline grijanja Qg. Pri tom nastaje manje ili više čista para (rashladna tvar) sudionika koji lakše vri, u ovoj smjesi para amonijaka NH3. Za čist amonijak vrijedi ξ =1, a za čistu vodu ξ =0. Tlak p mora biti tako visok da se proizvedena para može u kondenzatoru ukapljiti odvođenjem topline pomoću rashladne vode. Ukapljeni se amonijak, kondenzat s koncentracijom ξd, prigušuje u prigušnom (regulacijskom) ventilu RV I na niži tlak po, pri čemu se snizuje temperatura isparavanja. Time je stvorena mogućnost da rashladna tvar temperature isparavanja ϑo ⋅ prima na sebe toplinu s hlađenog medija ostvarujući rashladni učin Qo. Hladna para stanja 8, koja izlazi iz isparivača, odvodi se u apsorber gdje se apsorbira (upija) pomoću nezasićene otopine ξa. Ta otopina dolazi iz kuhala (generatora) kroz prigušni (regulacijski) ventil RV II. U apsorberu je razrijeđena dvojna smjesa pri temperaturi koja je viša od temperature u isparivaču (ϑa > ϑο), dok je tlak isti (pa=po). Apsorpcija je egzotermna reakcija, pa se oslobođena toplina Qa odvodi rashladnom vodom. Bogata (jaka) otopina koncentracije ξ r, koja je nastala u apsorberu, odvodi se pomoću pumpe u kuhalo (generator) koji se nalazi pod većim tlakom. U generatoru (kuhalu) isparava zasićena amonijakova smjesa pomoću topline Qg koja se dovodi izvana najčešće parom iz turbine ili parnog kotla. O uporabi solarnih kolektora odnosno solarnih sustava za dobivanje topline Qg, koja je potrebna kuhalu (generatoru) kako bi se ciklus kontinuirano provodio, bit će kasnije govora.
295
9. SOLARNE TERMOELEKTRANE
9.1. Naelo rada solarne temoelektrane U odnosu na konvencionalnu termoelektranu, gdje se toplinska energija dobiva izgaranjem nekoga fosilnog goriva, na primjer ugljena, nafte ili plina, kod solarne termoelektrane toplinska se energija dobiva iz energije Sunčeva zračenja i zatim se u nekom od poznatih termodinamičkih procesa, kao i kod konvencionalne termoelektrane, prvo potencijalna energija dobivene pare (toplinska unutrašnja energija) pretvara u kinetičku energiju mlaza pare, a zatim se kinetička energija u turbini pretvara u korisni mehanički rad, tj. mehaničku energiju, i na kraju mehanička energija u električnom se generatoru pretvara u električnu energiju koja se vodovima visokog, srednjeg i niskog napona prenosi i distribuira do potrošača. Načelo rada solarne temoelektrane, kao i konvencionalne termoelektrane na fosilna goriva, temelji se na toplinskom stroju koji pretvara toplinu, koju daje neki energetski izvor (npr. Sunce, biomasa ili kemijska energija pohranjena u fosilnom gorivu), u mehaničku energiju i pritom daje otpadnu toplinu, koja je gubitak pri korištenju energije. Najjednostavnije rečeno, toplinski stroj uređaj je koji s pomoću energije dobivene u obliku topline, koja može biti iz obnovljivih i/ili neobnovljivih izvora energije, proizvodi rad (kao na primjer motor s unutarnjim izgaranjem, parni stroj, parna turbina, plinska turbina itd.). Toplinski stroj sastoji se od triju osnovnih dijelova, slika 9.1.: radnog medija (plin ili para), toplinskog spremnika na višoj temperaturi (neki obnovljivi ili neobnovljivi energetski izvor) i toplinskog spremnika na nižoj temperaturi (atmosfera, rijeka, more). U toplinskom stroju radni medij se zagrijava, isparava i eventualno pregrijava, zatim ekspandira u turbini i konačno ponovo kondenzira. Kao termodinamički procesi za pretvorbu topline u mehaničku energiju koriste se Rankineov, Stirlingov ili Braytonov proces. Stupanj djelovanja toplinskog stroja: Q W Q1 − Q2 η= = = 1− 2 Q1 Q1 Q1
(9.1)
331
10. SOLARNI FOTONAPONSKI SUSTAVI
10.1. Fotonaponski sustavi Solarni fotonaponski sustavi (FN) mogu se podijeliti na dvije osnovne skupine: fotonaponski sustavi koji nisu priključeni na mrežu (engl. off-grid), koji se često nazivaju i samostalnim sustavima (engl. stand-alone systems), i fotonaponski sustavi priključeni na javnu elektroenergetsku mrežu (engl. on-grid) [120], slika 10.1. fotonaponski (FN) sustavi
samostalni sustavi
bez pohrane
sa pohranom
priklju~eni na mre`u
hibridni sustavi
obi~ni ure|aji
pomo}u vjetroagregata
male primjene
pomo}u kogeneracije
AC samostalni sustavi
pomo}u dizel generatora
DC samostalni sustavi
pomo}u gorivnih ~lan.
izravno priklju~eni na javnu mre `u priklju~eni na javnu mre`u preko ku}ne instalacije
Slika 10.1. Osnovna podjela fotonaponskih sustava
Fotonaponski sustavi koji nisu priključeni na mrežu, odnosno samostalni sustavi mogu biti sa ili bez pohrane energije, što će ovisiti o vrsti primjene i načinu
369
11. ENERGETSKI NEOVISNE GRA\EVINE
11.1. Energetski neovisne solarne graevine Energetski neovisne solarne građevine (objekti) nastale su na temelju saznanja i iskustva rada na postavljenim matematičkim modelima, provedenim simulacijama i eksperimentalnim mjerenjima na pojedinim energetskim podsustavima energetski neovisnih građevina kao što su dobivanje električne, toplinske i rashladne energije, pohrane energije itd. Govorimo o energetski neovisnim solarnim građevinama jer većina dobivene energije dolazi od energije Sunčeva zračenja. Na temelju rezultata rada prve solarne kuće u Europi, izgrađene u Švicarskoj 1990. godine, koja je zamišljena sa stopostotnim energetskim doprinosom od Sunca, uočili su se veliki nedostaci pogotovo u pogledu pohrane energije. Dvije godine poslije, 1992. godine, na energetski neovisnoj solarnoj kući u Freiburgu, Njemačka, problem pohrane energije riješen je s pomoću vodika, tj. dobivanjem vodika elektrolizom vode s pomoću Sunčeve energije i korištenjem tog vodika, uglavnom zimi, u gorivnim člancina za dobivanje električne i toplinske energije. To se pokazalo veoma povoljnim, pogotovo u pogledu pohrane energije. To je kasnije i potvrđeno, pogotovo u pogledu ukupnog stupnja djelovanja, na demostracijskom sustavu u istraživačkom centru Jülich, Njemačka, gdje su rezultati simulacija potvrđeni opsežnim rezultatima mjerenja [143]. Postoji nekoliko pilot projekata energetski neovisnih zgrada širom Europe [144–147]. Većina tih zgrada nosi naziv “energetski neovisna“ iako u njima nije osigurana potpuna energetska neovisnost, naime uvijek mora postojati neki dodatni izvor energije kao npr. akumulator ili dizelski generator. Udio se pokrivanja iz obnovljivih izvora energije, tzv. energetski doprinos obnovljivih izvora energije, kreće od 50 % pa do 100 %. Svaka je zgrada uzela specifičnosti svoje lokacije gdje je građena i raspoloživo do tada tehnološko dostignuće. Korišteni su različiti solarni koncepti [148–149]. Sva navedena istraživanja, simulacije i mjerenja pokazala su i potvrdila da je moguće pasivnim i aktivnim korištenjem Sunčeve energije ili u kombinaciji s nekim drugim obnovljivim izvorima energije zadovoljiti 100 % energetske potrebe neke građevine a da se istodobno osigura pouzdanost i dostatna raspoloživost svih oblika energije potrebnih za sve veće zahtjeve upotrebe energije i udobnost 21. stoljeća.
477
12. ZAKONI, POTICAJI I PROMIDŽBA SOLARNIH SUSTAVA
12.1. Pitanja glede energetske strategije U Republici Hrvatskoj postoji nekoliko ozbiljnih pitanja glede energetske strategije i njezina utjecaja na zaštitu okoliša, a koja se nameću sama po sebi, i to su: – Što donosi nova energetska strategija u Hrvatskoj glede smanjenja globalnog zatopljenja i ublažavanja klimatskih promjena (što su prioriteti u Europskoj uniji)? – Je li to “Održiva energetska strategija“ za održiv razvitak Republike Hrvatske? – Je li moguć neki drugi scenarij energetskog razvitka prihvatljiviji za turizam i poljoprivredu kao strateški važne grane hrvatskog gospodarstva? – Koliko bi se otvorilo novih radnih mjesta u Hrvatskoj glede dobivanja energije iz novih energetskih tehnologija, tj. obnovljivih izvora energije, što je iznimno važno za regionalni razvoj Republike Hrvatske, a to potiče i Europska unija? – Što i kako to rade zemlje u našem okruženju, ponajprije zemlje Europske unije? Republika Hrvatska zemlja je iznimno siromašna fosilnim energentima, uvozi više od 50 % primarne energije, više od 40 % električne energije, više od 40 % plina, više od 85 % nafte i naftnih derivata i 100 % ugljena. Stoga se s pravom postavlja pitanje, je li onda razumno graditi termoelektranu na ugljen iz uvoza? Republika Hrvatska ima veliki potencijal u korištenju svih obnovljivih izvora energije, poglavito Sunčeve energije [191], stoga bi “Solarizacija Republike Hrvatske“ bila mudra i razumna odluka Vlade Republike Hrvatske. Na tome je gledištu i članak 14. Zakon o energiji (Narodne novine br. 68/01 i 177/04) koji izrijekom kaže: “Korištenje obnovljivih izvora energije i kogeneracija u interesu je Republike Hrvatske”. S obzirom na to da je Republika Hrvatska potpisnica protokola iz Kyoto [192], po kojem je obvezna smanjiti emisiju ugljikova dioksida za 5 % u odnosu na emisije iz 1990. godine, ona mora sve učiniti da to doista i ostvari.
495
DODATAK A Vrijednosti spektralnog zračenja za normirani Sunčev spektar AM 1,5
S O L A R NI S U S TAVI
λi μm
Gλi Wm−2 μm−1
G0−λi Wm−2
Fλi –
Gλi' Wm−2 μm−1
G0−λi'
Fλi'
Wm−2
–
0,3050
9,2
0,05
0,0000
9,5
0,05
0,0000
0,3100
40,8
0,25
0,0003
42,3
0,26
0,0003
0,3150
103,9
0,77
0,0008
107,8
0,80
0,0008
0,3200
174,4
1,64
0,0017
181,0
1,70
0,0017
0,3250
237,9
2,83
0,0029
246,9
2,94
0,0029
0,3300
381,0
4,74
0,0049
395,4
4,92
0,0049
0,3350
376,0
6,62
0,0069
390,2
6,87
0,0069
0,3400
419,5
8,71
0,0090
435,4
9,04
0,0090
0,3450
423,0
10,83
0,0112
439,0
11,24
0,0112
0,3500
466,2
14,33
0,0149
483,8
14,87
0,0149
0,3600
501,4
19,34
0,0201
520,4
20,07
0,0201
0,3700
642,1
25,76
0,0267
666,4
26,73
0,0267
0,3800
686,7
32,63
0,0339
712,7
33,86
0,0339
0,3900
694,6
39,57
0,0411
720,9
41,07
0,0411
0,4000
976,4
49,34
0,0512
1013,3
51,20
0,0512
0,4100
1116,2
60,50
0,0628
1158,4
62,79
0,0628
0,4200
1141,1
71,91
0,0746
1184,3
74,63
0,0746
0,4300
1033,0
82,24
0,0854
1072,1
85,35
0,0854
0,4400
1254,8
94,79
0,0984
1302,3
98,37
0,0984
0,4500
1470,7
109,50
0,1136
1526,3
113,64
0,1136
0,4600
1541,6
124,91
0,1296
1599,9
129,63
0,1296
0,4700
1523,7
140,15
0,1454
1581,3
145,45
0,1454
0,4800
1569,3
155,84
0,1617
1628,6
161,73
0,1617
0,4900
1483,4
170,68
0,1771
1539,5
177,13
0,1771
0,5000
1492,6
185,60
0,1926
1549,0
192,62
0,1926
0,5100
1529,0
200,89
0,2085
1586,8
208,49
0,2085
0,5200
1431,1
215,20
0,2233
1485,2
223,34
0,2233
0,5300
1515,4
230,36
0,2391
1572,7
239,07
0,2391
0,5400
1494,5
245,30
0,2546
1551,0
254,58
0,2546
0,5500
1504,9
267,87
0,2780
1561,8
278,00
0,2780
0,5700
1447,1
296,82
0,3080
1501,8
308,04
0,3080
0,5900
1344,9
323,71
0,3360
1395,8
335,96
0,3360
0,6100
1431,5
352,34
0,3657
1485,6
365,67
0,3657
0,6300
1382,1
379,99
0,3944
1434,4
394,36
0,3944
516
DODATAK B Karte ozračenosti vodoravne plohe ukupnim Sunčevim zračenjem u Republici Hrvatskoj Srednja godišnja ozračenost zračenjem Srednja dnevna ozračenost zračenjem u siječnju Srednja dnevna ozračenost zračenjem u veljači Srednja dnevna ozračenost zračenjem u ožujku Srednja dnevna ozračenost zračenjem u travnju Srednja dnevna ozračenost zračenjem u svibnju Srednja dnevna ozračenost zračenjem u lipnju Srednja dnevna ozračenost zračenjem u srpnju Srednja dnevna ozračenost zračenjem u kolovozu Srednja dnevna ozračenost zračenjem u rujnu Srednja dnevna ozračenost zračenjem u listopadu Srednja dnevna ozračenost zračenjem u studenom Srednja dnevna ozračenost zračenjem u prosincu
vodoravne plohe ukupnim Sunčevim vodoravne plohe ukupnim Sunčevim vodoravne plohe ukupnim Sunčevim vodoravne plohe ukupnim Sunčevim vodoravne plohe ukupnim Sunčevim vodoravne plohe ukupnim Sunčevim vodoravne plohe ukupnim Sunčevim vodoravne plohe ukupnim Sunčevim vodoravne plohe ukupnim Sunčevim vodoravne plohe ukupnim Sunčevim vodoravne plohe ukupnim Sunčevim vodoravne plohe ukupnim Sunčevim vodoravne plohe ukupnim Sunčevim
S O L A R NI S U S TAVI
Srednja godišnja ozraenost vodoravne plohe ukupnim Sunevim zraenjem
522
D O DATA K B
Srednja dnevna ozraenost vodoravne plohe ukupnim Sunevim zraenjem u sijenju
523
DODATAK C Položaj Sunca i faktori Rb’ i Rb za kut nagiba plohe β jednak kutu zemljopisne širine ϕ
S O L A R NI S U S TAVI
dan
17. I. n = 17
sat
ϕ = 42° N α/° ψ/°
2,05
12
23,05
0,00
2,39
11
25,53
15,54
2,09
11
21,68
15,08
2,44
10
21,21
30,06
2,24
10
17,73
29,36
2,66
9
14,56
43,02
2,63
9
11,62
42,39
3,28
8
6,18
54,44
4,34
8
3,85
54,15
Z =8,89 h
6,96 Rb =2,89
34,64
0,00
1,71
12
30,64
0,00
1,91
11
32,94
17,46
1,73
11
29,11
16,75
1,93
10
28,13
33,48
1,79
10
24,77
32,40
2,01
9
20,89
47,42
1,93
9
18,16
46,39
2,21
8
11,94
59,45
2,35
8
9,88
58,79
2,83
7
1,86
70,10
7,76
7
0,50
70,02
29,10
12
45,48
0,00
1,40
12
41,48
0,00
1,51
11
43,45
20,87
1,40
11
39,70
19,64
1,51
10
37,85
39,24
1,41
10
34,71
37,42
1,52
9
29,71
54,42
1,43
9
27,33
52,67
1,54
8
19,99
67,02
1,46
8
18,39
65,75
1,58
7
9,37
77,97
1,59
7
8,51
77,35
1,75
Rb =1,91
Z =10,1 h
Rb =1,43
Z =11,65 h
Rb =2,17
Rb =1,55
12
57,32
0,00
1,17
12
53,32
0,00
1,23
11
54,75
26,27
1,17
11
51,13
24,02
1,22
10
48,02
47,54
1,15
10
45,24
44,49
1,20
9
38,82
63,59
1,11
9
36,95
60,83
1,16
8
28,36
76,20
1,04
8
27,34
74,16
1,07
7
17,35
86,96
0,86
7
17,09
85,72
0,87
6
6,22
96,95
0,00
6
6,69
96,50
Rb =1,08
Z =13,3 h
Rb =1,12
12
66,72
0,00
1,0
12
62,72
0,00
1,07
11
63,46
33,27
1,0
11
60,04
29,40
1,06
10
55,52
56,77
1,00
10
53,19
52,22
1,02
9
45,44
72,62
0,94
9
44,12
68,87
0,96
8
34,52
84,55
0,84
8
34,05
81,84
0,85
7
23,39
85,34
0,62
7
23,65
87,08
0,61
6
12,40
101,14
0,0
6
13,35
106,25
0,0
5
1,87
113,75
5
3,48
113,58
Z =14,37 h
536
Rb =2,44
12
Z =13,13 h
15. V. n = 135
Rb’
0,00
Z =11,7 h
15. IV. n = 105
ϕ = 46° N α/° ψ/°
27,05
Z =10,35 h
16. III. n = 75
sat
12
Z =9,31 h
15. II. n = 46
Rb’
Rb =0,88
Z =14,74 h
Rb =0,89
DODATAK D Klimatološki podaci i podaci o Sunčevom zračenju za nekoliko gradova u Republici Hrvatskoj Klimatološki podaci (trajanje sijanja Sunca, temperatura, tlak i relativna vlažnost zraka, količine oborina itd.) Srednja dnevna ozračenost prema jugu nagnute plohe za optimalni godišnji, sezonski i mjesečni kut Srednja dnevna ozračenost prema jugu nagnute plohe od 0 do 90° u koracima od po 10° Srednja dnevna ukupna ozračenost nagnute plohe od 0 do 90° u koracima od po 10° za orijentacije (azimut) ±15°, ±30°, ±45°, ±60°, ±75° i ±90° Srednji dnevni hod satne ozračenosti vodoravne plohe (ukupno, raspršeno i izravno zračenje).
80,4
133,7
173,9
215,7
224,9
272,2
253,0
191,3
143,0
68,1
46,7
155,0
velja~a
o`ujak
travanj
svibanj
lipanj
srpanj
kolovoz
rujan
listopad
studeni
prosinac
prosje~no
1859,9
57,0
sije~anj
∑
Srednje mjese~no trajanje sijanja Sunca [h]1
Mjesec
Relativno trajanje sijanja Sunca1
–
0,415
0,204
0,249
0,439
0,550
0,583
79,6
6,6
16,3
12,1
6,6
3,1
1,4
1,3
1,6
0,521
0,614
2,3
4,4
6,2
9,6
14,7
0,490
0,442
0,382
0,279
0,222
Srednji broj dana bez sijanja Sunca1 35,6
3,0
1,3
1,7
4,4
4,7
4,7
4,5
2,0
2,9
3,1
3,1
1,6
1,6
–
–
5,2
4,7
2,1
1,8
0,9
1,7
2,8
2,4
3,0
3,7
4,2
5,7
I.
–
–
5,7
5,6
2,9
2,0
1,0
1,4
1,9
2,4
3,3
3,9
4,6
5,0
II.
–
–
7,0
4,6
3,3
2,1
2,5
1,8
1,5
2,6
2,8
3,4
3,1
5,3
III.
–
–
0,6
0,9
2,7
3,1
4,2
2,2
1,2
1,2
1,9
1,4
0,6
0,7
I.
–
–
0,8
0,7
2,6
2,8
3,7
3,2
1,7
1,9
1,7
1,2
1,2
1,4
II.
–
–
0,9
0,9
2,6
3,2
2,9
3,5
2,5
1,6
1,2
1,5
1,3
0,9
III.
Srednji broj obla~nih Srednji broj vedrih dana po dekadama1 dana po dekadama1
–
10,7
1,4
5,8
10,9
16,1
19,7
20,6
18,9
15,7
11,0
6,2
2,1
877,7
73,1
66,4
82,2
63,7
64,5
90,8
85,6
99,4
85,5
76,9
58,4
49,4
54,9
razdoblje od 1961. do 1980. godine razdoblje od 1961. do 1990. godine
−0,4
2
1
Srednje mjese~ne temperature zraka [°C]2
Klimatološki podaci Srednje mjese~ne koli~ine oborine [mm]2
@upanija: VII. Bjelovarsko-bilogorska Zemljopisna {irina [N]: 45° 36’ Zemljopisna du`ina [E]: 17° 14’ Nadmorska visina [m]: 161 Srednji broj dana s neprekidnim sijanjem Sunca1
Broj dana grijanja (prag 10 °C): 158,1 Broj dana grijanja (prag 12 °C): 178,1 Broj dana grijanja (prag 15 °C): 195,2
–
–
33,0
48,4
51,7
51,2
85,0
76,0
53,0
63,8
43,2
38,0
28,7
29,6
Maksimalne dnevne koli~ine oborine [mm]2
Stupanj dani grijanja (prag 10 °C): 2755,4 Stupanj dani grijanja (prag 12 °C): 2937,5 Stupanj dani grijanja (prag 15 °C): 3052,2 Standardna vanjska projektna temperatura [°C]: –
–
77
85
83
81
79
75
71
72
71
69
73
79
84
Srednja mjese~na relativna vla`nost zraka [%]2
540 –
10,7
5,9
7,8
10,7
14,3
17,1
17,4
16,0
12,7
9,0
7,0
5,8
5,2
Srednji mjese~ni tlak vodene pare [hPa]2
DARUVAR
S O L A R NI S U S TAVI
4,96
36,62
50,26
56,90
59,89
–
–
rujan
listopad
studeni
prosinac
prosje~no
∑ [MWh/m2]
1,52
lipanj
17,27
8,36
svibanj
kolovoz
22,78
travanj
srpanj
3,74
39,76
1,43
3,91
1,26
1,81
3,39
4,90
5,29
6,35
5,99
5,50
4,63
2,21
50,20
o`ujak
1,71
velja~a
Kut [°]
60,08
Ukupno
sije~anj
Mjesec
Raspršeno
0,58
1,58
0,45
0,63
1,06
1,55
2,29
2,55
2,77
2,61
2,10
1,48
0,88
0,55
Izravno 0,83
2,29
0,77
1,12
2,24
3,26
2,98
3,80
3,22
2,88
2,50
2,20
1,26
1,11
Kut [°]
Odbijeno 0,02
0,04
–
–
0,04 50,42
0,06 50,42
0,09 50,42
0,08 14,30
0,02 14,30
0,00 14,30
0,00 14,30
0,01 14,30
0,03 14,30
0,07 50,42
0,06 50,42
0,05 50,42
Ukupno 1,41
3,87
1,25
1,80
3,39
4,63
5,28
6,33
5,93
5,49
4,59
3,70
2,21
1,69
Raspršeno 0,58
1,59
0,49
0,67
1,05
1,70
2,31
2,52
2,73
2,58
2,15
1,37
0,88
0,60
Izravno 0,82
2,24
0,73
1,09
2,24
2,92
2,96
3,79
3,19
2,89
2,43
2,22
1,26
1,06
Odbijeno 0,01
0,04
–
–
0,03 25,33
0,04 25,33
0,09 25,33
0,01 25,33
0,02 25,33
0,02 25,33
0,02 25,33
0,02 25,33
0,01 25,33
0,11 25,33
0,06 25,33
0,04 25,33
1,38
3,77
1,11
1,62
3,15
4,83
5,27
6,17
5,75
5,39
4,63
3,66
2,07
1,49
Ukupno
Godi{nji optimalni kut
0,59
1,62
0,57
0,78
1,23
1,64
2,23
2,43
2,64
2,50
2,08
1,59
1,03
0,69
Raspršeno
Sezonski optimalni kut
0,77
2,12
0,53
0,83
1,90
3,15
2,99
3,68
3,06
2,84
2,51
2,04
1,03
0,79
Izravno
Mjese~ni optimalni kut
Kut [°]
Srednja dnevna ozraenost prema jugu nagnute plohe [kWh/m2]
Odbijeno 0,01
0,03
0,01
0,01
0,02
0,04
0,05
0,06
0,06
0,05
0,04
0,03
0,02
0,01
D O DATA K D
541
Nagib 40°
1,23 0,82 0,41 0,00 1,41 0,81 0,59 0,00 1,55 0,79 0,75 0,01 1,67 0,76 0,89 0,02 1,76 0,72 1,00 0,03
studeni
∑
[MWh/m2]
1,28 0,62 0,66 0,00 1,34 0,62 0,72 0,00 1,37 0,60 0,76 0,01 1,38 0,58 0,78 0,02 1,36 0,55 0,78 0,03
3,50 1,70 1,80 0,00 3,66 1,69 1,97 0,01 3,75 1,65 2,08 0,02 3,77 1,59 2,14 0,05 3,72 1,50 2,13 0,08
2,49 1,29 1,20 0,00 2,80 1,28 1,51 0,00 3,05 1,25 1,78 0,01 3,23 1,20 2,00 0,03 3,35 1,14 2,15 0,06
listopad
0,82 0,60 0,23 0,00 0,95 0,59 0,36 0,00 1,06 0,58 0,47 0,00 1,15 0,56 0,58 0,01 1,21 0,53 0,66 0,02
4,18 1,72 2,46 0,00 4,51 1,71 2,80 0,01 4,75 1,67 3,05 0,03 4,87 1,61 3,21 0,06 4,89 1,52 3,27 0,10
rujan
prosinac
5,11 2,34 2,77 0,00 5,25 2,33 2,92 0,01 5,29 2,27 2,99 0,03 5,23 2,19 2,97 0,07 5,07 2,07 2,88 0,12
prosje~no
6,33 2,56 3,78 0,00 6,35 2,54 3,81 0,01 6,26 2,48 3,75 0,04 6,06 2,38 3,60 0,08 5,76 2,26 3,35 0,15
Ukupno
kolovoz
Raspr{eno
srpanj
Izravno
5,99 2,77 3,22 0,00 5,97 2,75 3,21 0,01 5,85 2,69 3,13 0,04 5,64 2,58 2,98 0,08 5,33 2,45 2,75 0,14
Odbijeno
lipanj
Ukupno
5,45 2,63 2,83 0,00 5,50 2,61 2,89 0,01 5,46 2,55 2,88 0,03 5,32 2,45 2,79 0,07 5,08 2,32 2,63 0,13
Raspr{eno
svibanj
Izravno
4,38 2,18 2,19 0,00 4,54 2,17 2,37 0,01 4,62 2,12 2,48 0,03 4,61 2,04 2,52 0,06 4,51 1,93 2,48 0,10
Odbijeno
3,14 1,67 1,48 0,00 3,40 1,66 1,74 0,00 3,59 1,62 1,95 0,02 3,71 1,56 2,11 0,04 3,74 1,47 2,20 0,07
Ukupno
travanj
Odbijeno
o`ujak
Ukupno
1,67 1,08 0,59 0,00 1,85 1,07 0,78 0,00 2,00 1,04 0,95 0,01 2,11 1,00 1,09 0,02 2,18 0,95 1,19 0,04
Odbijeno
velja~a
Ukupno
1,09 0,73 0,36 0,00 1,27 0,72 0,54 0,00 1,42 0,71 0,71 0,01 1,54 0,68 0,85 0,01 1,64 0,64 0,97 0,03
Raspr{eno
Nagib 30°
Odbijeno
sije~anj
Mjesec Izravno
Nagib 20° Raspr{eno
Nagib 10°
Izravno
Nagib 0°
Raspr{eno
542 Izravno
Srednja dnevna ozraenost prema jugu nagnute plohe [kWh/m2]
S O L A R NI S U S TAVI
4,80 1,93 2,70 0,18 4,45 1,76 2,44 0,26 4,02 1,57 2,11 0,34 3,53 1,38 1,73 0,42 2,99 1,17 1,30 0,51
4,80 1,41 3,24 0,15 4,60 1,29 3,10 0,21 4,31 1,16 2,88 0,28 3,92 1,01 2,56 0,35 3,45 0,86 2,17 0,42
3,39 1,06 2,24 0,09 3,35 0,97 2,26 0,12 3,24 0,86 2,21 0,16 3,06 0,76 2,10 0,21 2,81 0,64 1,92 0,25
1,80 0,67 1,08 0,04 1,81 0,61 1,13 0,06 1,78 0,55 1,15 0,08 1,71 0,48 1,13 0,10 1,60 0,41 1,07 0,12
1,25 0,49 0,73 0,03 1,26 0,45 0,77 0,04 1,25 0,40 0,80 0,05 1,21 0,35 0,79 0,07 1,14 0,30 0,76 0,08
3,59 1,40 2,07 0,13 3,40 1,28 1,95 0,18 3,14 1,14 1,77 0,23 2,83 1,00 1,54 0,29 2,47 0,85 1,27 0,35
1,31 0,51 0,76 0,05 1,24 0,47 0,71 0,06 1,15 0,42 0,64 0,08 1,03 0,36 0,56 0,11 0,90 0,31 0,46 0,13
kolovoz
rujan
listopad
studeni
prosinac
prosje~no
∑ [MWh/m2]
Ukupno
5,34 2,10 3,02 0,23 4,84 1,92 2,61 0,32 4,27 1,71 2,14 0,42 3,64 1,50 1,62 0,52 2,99 1,28 1,08 0,63
Raspr{eno
srpanj
Izravno
4,94 2,27 2,45 0,21 4,47 2,08 2,09 0,30 3,94 1,86 1,69 0,39 3,37 1,63 1,25 0,50 2,79 1,38 0,80 0,60
Odbijeno
lipanj
Ukupno
4,75 2,16 2,40 0,19 4,35 1,97 2,11 0,27 3,88 1,76 1,76 0,36 3,36 1,54 1,37 0,45 2,81 1,31 0,95 0,55
Raspr{eno
svibanj
Izravno
4,32 1,79 2,37 0,16 4,05 1,64 2,19 0,22 3,70 1,47 1,95 0,29 3,29 1,28 1,65 0,36 2,83 1,09 1,30 0,44
Odbijeno
3,70 1,37 2,22 0,11 3,58 1,25 2,18 0,16 3,39 1,12 2,07 0,21 3,13 0,98 1,89 0,26 2,81 0,83 1,66 0,31
Ukupno
travanj
Odbijeno
o`ujak
Ukupno
2,21 0,88 1,26 0,06 2,18 0,81 1,29 0,08 2,12 0,72 1,28 0,11 2,01 0,63 1,24 0,14 1,86 0,54 1,15 0,17
Odbijeno
velja~a
Ukupno
1,69 0,60 1,06 0,04 1,71 0,55 1,11 0,05 1,69 0,49 1,13 0,07 1,64 0,43 1,12 0,09 1,55 0,36 1,07 0,11
Raspr{eno
Nagib 90° Odbijeno
sije~anj
Mjesec Izravno
Nagib 80° Raspr{eno
Nagib 70°
Izravno
Nagib 60°
Raspr{eno
Nagib 50°
Izravno
Srednja dnevna ozraenost prema jugu nagnute plohe [kWh/m2]
D O DATA K D
543
544
3,65 3,74 3,76 3,71 3,59 3,39 3,14 2,84 2,49 3,64 3,72 3,74 3,69 3,57 3,39 3,15 2,86 2,54
prosje~no
1,33 1,37 1,37 1,35 1,31 1,24 1,15 1,04 0,91 1,33 1,36 1,36 1,35 1,30 1,24 1,15 1,04 0,93
0,95 1,05 1,13 1,19 1,23 1,24 1,23 1,18 1,12 0,93 1,02 1,10 1,15 1,17 1,18 1,15 1,11 1,04
prosinac
∑ [MWh/m
1,40 1,54 1,65 1,73 1,77 1,78 1,74 1,67 1,57 1,38 1,51 1,60 1,66 1,69 1,68 1,64 1,57 1,46
studeni
2]
2,78 3,02 3,20 3,30 3,34 3,29 3,18 2,99 2,75 2,75 2,97 3,12 3,20 3,22 3,17 3,05 2,86 2,62
listopad
90°
4,50 4,73 4,86 4,88 4,79 4,60 4,31 3,94 3,48 4,47 4,68 4,80 4,81 4,73 4,55 4,28 3,93 3,51
80°
rujan
70°
5,25 5,29 5,23 5,08 4,83 4,49 4,07 3,59 3,07 5,24 5,28 5,24 5,10 4,87 4,57 4,18 3,74 3,26
60°
kolovoz
50°
6,35 6,27 6,08 5,78 5,38 4,90 4,34 3,73 3,10 6,35 6,28 6,12 5,85 5,49 5,05 4,53 3,97 3,38
40°
5,97 5,86 5,65 5,36 4,97 4,51 4,00 3,44 2,87 5,97 5,88 5,69 5,42 5,07 4,65 4,16 3,64 3,10
30°
srpanj
20°
lipanj
10°
5,50 5,46 5,32 5,10 4,78 4,39 3,93 3,43 2,89 5,50 5,47 5,35 5,14 4,86 4,50 4,07 3,61 3,11
90°
svibanj
80°
4,54 4,62 4,61 4,52 4,33 4,07 3,74 3,34 2,90 4,53 4,60 4,60 4,51 4,35 4,10 3,79 3,43 3,01
70°
travanj
60°
3,39 3,58 3,69 3,72 3,68 3,56 3,36 3,11 2,79 3,37 3,53 3,63 3,65 3,60 3,49 3,30 3,05 2,75
50°
o`ujak
40°
1,84 1,99 2,09 2,16 2,18 2,15 2,08 1,97 1,82 1,83 1,95 2,04 2,09 2,10 2,06 1,98 1,87 1,72
30°
1,26 1,41 1,53 1,61 1,66 1,68 1,66 1,60 1,51 1,24 1,37 1,47 1,54 1,58 1,59 1,56 1,50 1,40
20°
velja~a
10°
Kut nagiba plohe
Kut nagiba plohe
sije~anj
Mjesec
Azimut plohe ±30°
Azimut plohe ±15°
Srednja dnevna ukupna ozraenost nagnute plohe [kWh/m2]
S O L A R NI S U S TAVI
20°
30°
40°
50°
60°
70°
80°
90°
10°
20°
30°
40°
50°
60°
70°
80°
90°
1,80 1,90 1,96 1,99 1,99 1,94 1,86 1,75 1,61 1,76 1,83 1,87 1,88 1,86 1,81 1,72 1,62 1,48
3,33 3,46 3,53 3,55 3,49 3,37 3,20 2,96 2,69 3,27 3,36 3,41 3,40 3,34 3,22 3,05 2,83 2,58
4,50 4,56 4,55 4,47 4,32 4,10 3,81 3,48 3,10 4,46 4,50 4,48 4,40 4,25 4,04 3,78 3,47 3,12
5,49 5,46 5,36 5,18 4,93 4,60 4,22 3,79 3,34 5,48 5,44 5,35 5,19 4,96 4,66 4,31 3,92 3,50
5,98 5,90 5,74 5,50 5,19 4,82 4,38 3,91 3,41 5,98 5,90 5,76 5,56 5,28 4,94 4,55 4,11 3,65
6,35 6,29 6,16 5,93 5,62 5,22 4,76 4,26 3,72 6,34 6,29 6,16 5,96 5,69 5,34 4,93 4,47 3,97
5,21 5,25 5,21 5,09 4,89 4,61 4,26 3,86 3,42 5,18 5,20 5,15 5,04 4,85 4,60 4,28 3,92 3,51
4,42 4,59 4,69 4,69 4,61 4,45 4,20 3,88 3,49 4,35 4,47 4,53 4,52 4,43 4,27 4,04 3,75 3,41
2,70 2,88 3,00 3,06 3,06 3,00 2,88 2,70 2,47 2,64 2,76 2,84 2,87 2,85 2,78 2,66 2,50 2,29
1,35 1,45 1,52 1,57 1,58 1,56 1,51 1,43 1,33 1,32 1,38 1,43 1,45 1,45 1,42 1,37 1,29 1,19
0,91 0,98 1,04 1,07 1,08 1,08 1,05 1,00 0,93 0,89 0,93 0,97 0,99 0,99 0,97 0,93 0,88 0,82
3,61 3,68 3,69 3,64 3,53 3,36 3,14 2,87 2,57 3,58 3,62 3,61 3,56 3,45 3,29 3,08 2,84 2,56
1,32 1,34 1,35 1,33 1,29 1,23 1,14 1,05 0,94 1,31 1,32 1,32 1,30 1,26 1,20 1,13 1,04 0,93
velja~a
o`ujak
travanj
svibanj
lipanj
srpanj
kolovoz
rujan
listopad
studeni
prosinac
prosje~no
∑ [MWh/m2]
1,21 1,32 1,39 1,44 1,46 1,45 1,42 1,35 1,26 1,18 1,25 1,30 1,33 1,33 1,31 1,26 1,20 1,11
10°
Kut nagiba plohe
Kut nagiba plohe
sije~anj
Mjesec
Azimut plohe ±60°
Azimut plohe ±45°
Srednja dnevna ukupna ozraenost nagnute plohe [kWh/m2]
D O DATA K D
545
546
3,54 3,54 3,51 3,39 3,33 3,17 2,98 2,75 2,49 3,49 3,45 3,39 3,59 3,17 3,01 2,83 2,61 2,38
prosje~no
1,29 1,29 1,28 1,24 1,22 1,16 1,09 1,00 0,91 1,27 1,26 1,24 1,31 1,16 1,10 1,03 0,95 0,87
0,86 0,88 0,89 0,89 0,88 0,86 0,82 0,77 0,71 0,82 0,82 0,82 1,08 0,78 0,75 0,71 0,66 0,60
prosinac
∑ [MWh/m
1,28 1,31 1,33 1,32 1,31 1,27 1,21 1,14 1,05 1,23 1,23 1,22 1,58 1,16 1,12 1,06 0,98 0,90
studeni
2]
2,57 2,63 2,66 2,64 2,62 2,54 2,42 2,26 2,08 2,49 2,48 2,46 3,07 2,35 2,26 2,14 2,00 1,84
listopad
90°
4,27 4,32 4,33 4,25 4,19 4,03 3,82 3,55 3,24 4,17 4,15 4,09 4,67 3,88 3,72 3,51 3,27 2,99
80°
rujan
70°
5,14 5,12 5,06 4,85 4,76 4,52 4,22 3,89 3,51 5,09 5,03 4,92 5,00 4,59 4,36 4,08 3,77 3,42
60°
kolovoz
50°
6,32 6,26 6,13 5,83 5,69 5,37 5,00 4,57 4,11 6,30 6,21 6,06 5,78 5,61 5,30 4,95 4,56 4,13
40°
5,97 5,89 5,76 5,44 5,31 5,00 4,64 4,23 3,80 5,96 5,86 5,72 5,36 5,27 4,97 4,63 4,25 3,84
30°
srpanj
20°
lipanj
10°
5,45 5,40 5,30 5,04 4,93 4,66 4,33 3,97 3,57 5,43 5,35 5,22 5,06 4,83 4,57 4,26 3,92 3,55
90°
svibanj
80°
4,41 4,41 4,37 4,21 4,13 3,93 3,68 3,40 3,08 4,36 4,31 4,23 4,41 3,95 3,75 3,52 3,25 2,96
70°
travanj
60°
3,21 3,25 3,25 3,18 3,14 3,02 2,85 2,65 2,42 3,14 3,12 3,07 3,53 2,91 2,78 2,62 2,43 2,22
50°
o`ujak
40°
1,71 1,74 1,76 1,73 1,71 1,65 1,57 1,46 1,34 1,66 1,66 1,64 2,00 1,55 1,49 1,40 1,30 1,19
30°
1,14 1,17 1,19 1,19 1,18 1,15 1,10 1,04 0,96 1,09 1,09 1,08 1,46 1,04 1,00 0,95 0,88 0,81
20°
velja~a
10°
Kut nagiba plohe
Kut nagiba plohe
sije~anj
Mjesec
Azimut plohe ±90°
Azimut plohe ±75°
Srednja dnevna ukupna ozraenost nagnute plohe [kWh/m2]
S O L A R NI S U S TAVI
0
6
0
0
0
0
0
srpanj
kolovoz
rujan
listopad
studeni
prosinac
0
travanj
23
0
o`ujak
lipanj
0
velja~a
svibanj
0
4–5
sije~anj
Mjesec
0
0
0
0
55
129
134
97
20
0
0
0
0
91
178
256
249
213
136
43
0
0
0
0
6–7
5–6
0
13
96
219
297
379
360
324
248
152
50
0
7–8
46
83
192
334
404
490
460
425
348
250
124
68
8–9
94
139
270
428
491
580
541
507
430
330
185
124
128
179
326
494
552
643
599
565
488
386
228
164
145
200
355
529
584
676
629
595
518
416
250
184
145
200
355
529
584
676
629
595
518
416
250
184
128
179
326
494
552
643
599
565
488
386
228
164
94
139
270
428
491
580
541
507
430
330
185
124
46
83
192
334
404
490
460
425
348
250
124
68
0
13
96
219
297
379
360
324
248
152
50
0
0
0
0
91
178
256
249
213
136
43
0
0
0
0
0
0
55
129
134
97
20
0
0
0
0
0
0
0
0
6
23
0
0
0
0
0
9–10 10–11 11–12 12–13 13–14 14–15 15–16 16–17 17–18 18–19 19–20
Pravo Sun~evo vrijeme [h]
Ukupno zra~enje
Srednji dnevni hod satne ozraenosti vodoravne plohe [W/m2]
824
1229
2478
4188
5121
6319
5992
5449
4374
3152
1672
1079
∑
D O DATA K D
547
548
0
0
0
0
0
11
2
0
0
0
0
0
velja~a
o`ujak
travanj
svibanj
lipanj
srpanj
kolovoz
rujan
listopad
studeni
prosinac
4–5
sije~anj
Mjesec
0
0
0
0
25
52
62
47
10
0
0
0
5–6
0
0
0
37
82
103
115
102
68
23
0
0
6–7
0
9
50
90
136
153
167
156
124
81
32
0
7–8
33
55
99
137
185
198
213
205
174
133
80
45
8–9
68
93
140
176
225
234
250
244
214
175
119
83
92
119
169
203
253
260
277
272
243
205
147
109
105
133
184
218
268
273
291
286
258
220
162
123
105
133
184
218
268
273
291
286
258
220
162
123
92
119
169
203
253
260
277
272
243
205
147
109
68
93
140
176
225
234
250
244
214
175
119
83
33
55
99
137
185
198
213
205
174
133
80
45
0
9
50
90
136
153
167
156
124
81
32
0
0
0
0
37
82
103
115
102
68
23
0
0
0
0
0
0
25
52
62
47
10
0
0
0
0
0
0
0
0
2
11
0
0
0
0
0
9–10 10–11 11–12 12–13 13–14 14–15 15–16 16–17 17–18 18–19 19–20
Pravo Sun~evo vrijeme [h]
Raspršeno zra~enje
597
818
1283
1724
2349
2550
2770
2623
2182
1672
1081
720
∑
S O L A R NI S U S TAVI
0
4
0
0
0
0
0
srpanj
kolovoz
rujan
listopad
studeni
prosinac
0
travanj
12
0
o`ujak
lipanj
0
velja~a
svibanj
0
4–5
sije~anj
Mjesec
0
0
0
0
30
77
72
50
10
0
0
0
0
53
97
153
134
110
68
20
0
0
0
0
6–7
5–6
0
4
46
129
161
226
194
168
124
71
18
0
7–8
13
28
93
196
218
292
247
220
174
117
44
23
8–9
26
47
130
252
266
346
291
263
215
155
65
41
35
60
157
291
299
384
322
293
244
181
80
55
40
67
171
311
316
403
338
308
259
195
88
61
40
67
171
311
316
403
338
308
259
195
88
61
35
60
157
291
299
384
322
293
244
181
80
55
26
47
130
252
266
346
291
263
215
155
65
41
13
28
93
196
218
292
247
220
174
117
44
23
0
4
46
129
161
226
194
168
124
71
18
0
0
0
0
53
97
153
134
110
68
20
0
0
0
0
0
0
30
77
72
50
10
0
0
0
0
0
0
0
0
4
12
0
0
0
0
0
9–10 10–11 11–12 12–13 13–14 14–15 15–16 16–17 17–18 18–19 19–20
Pravo Sun~evo vrijeme [h]
Izravno zra~enje
227
411
1195
2464
2773
3768
3223
2826
2192
1480
591
360
∑
D O DATA K D
549
DODATAK E Simulacija rada solarnog sustava za pripremu potrošne tople vode postupkom f-Chart za nekoliko gradova u Republici Hrvatskoj Simulacija rada solarnog sustava za pripremu potrošne tople vode postupkom f-Chart s godišnjim tijekom solarnog stupnja pokrivanja f i stupnja djelovanja η za kolektore nagnute prema jugu s godišnjim optimalnim kutom β Simulacija rada solarnog sustava za pripremu potrošne tople vode postupkom f-Chart s godišnjim tijekom solarnog stupnja pokrivanja f i stupnja djelovanja η za kolektore nagnute pod kutom β i orijentacije (azimut) ±45°
741
S O L A R NI S U S TAVI
Simulacija rada solarnog sustava za pripremu potrošne tople vode postupkom f-Chart za područje grada Daruvara za kolektore nagnute prema jugu s godišnjim optimalnim kutom β
N
ϑz
siječanj
31
−0,4
5,36
1,168
β = 25,33 ° ηo=FR(τα)n 0,79 kef=FRk, W/m2K 3,9 Qk Qd η X Y f GJ GJ 5,051 0,449 0,133 0,155 1,013 0,233
veljača
28
2,1
7,45
1,055
4,844 0,625 0,280 0,295
0,760 0,354
ožujak
31
6,2
13,18
1,168
4,504 1,105 0,611 0,714
0,455 0,437
travanj
30
11,0
16,67
1,130
4,105 1,398 0,782 0,884
0,247 0,442
svibanj
31
15,7
19,4
1,168
3,715 1,627 0,902 1,053
0,115 0,438
lipanj
30
18,9
20,7
1,130
3,450 1,736 0,958 1,083
0,048 0,436
srpanj
31
20,6
22,21
1,168
3,309 1,862 1,010 1,180 −0,012 0,428
kolovoz
31
19,7
18,97
1,168
3,383 1,591 0,904 1,056
0,112 0,449
rujan
30
16,1
17,39
1,130
3,682 1,458 0,831 0,940
0,191 0,450
listopad
31
10,9
11,34
1,168
4,114 0,951 0,539 0,629
0,539 0,447
studeni
30
5,8
5,83
1,130
4,537 0,489 0,189 0,214
0,917 0,306
prosinac
31
1,4
4
1,168
4,902 0,335 0,043 0,050
1,118 0,101
10,7
162,5
13,754
0,600 8,252
5,502 0,417
lokacija Daruvar ϕ = 45,36° λ = 17,14°
ϑtv, °C ϑhv, °C Vs, L
60 15 300
η
godina
br. os. 4 Ak, m2 4,0 t.v., L/os. 50 Hβ Qptv MJ/m2d GJ
η f
Godišnji tijek solarnog stupnja pokrivanja f i stupnja djelovanja η navedenoga solarnog sustava za pripremu potrošne tople vode
742
D O DATA K E
Simulacija rada solarnog sustava za pripremu potrošne tople vode postupkom f-Chart za područje grada Daruvara za kolektore nagnute pod kutom β i orijentacije (azimut) ±45°
N
ϑz
siječanj
31
−0,4
5,00
1,168
β =30 ° ηo=FR(τα)n 0,79 kef=FRk, W/m2K 3,9 Qk Qd η X Y f GJ GJ 5,051 0,419 0,108 0,126 1,043 0,203
veljača
28
2,1
7,06
1,055
4,844 0,592 0,255 0,269
0,786 0,340
ožujak
31
6,2
12,71
1,168
4,504 1,066 0,588 0,687
0,481 0,436
travanj
30
11,0
16,38
1,130
4,105 1,374 0,770 0,871
0,260 0,443
svibanj
31
15,7
19,3
1,168
3,715 1,618 0,898 1,049
0,119 0,438
lipanj
30
18,9
20,66
1,130
3,450 1,732 0,956 1,081
0,049 0,436
srpanj
31
20,6
22,18
1,168
3,309 1,860 1,009 1,179 −0,011 0,429
kolovoz
31
19,7
18,76
1,168
3,383 1,573 0,897 1,048
0,121 0,450
rujan
30
16,1
16,88
1,130
3,682 1,416 0,812 0,918
0,213 0,453
listopad
31
10,9
10,8
1,168
4,114 0,906 0,510 0,596
0,572 0,445
studeni
30
5,8
5,47
1,130
4,537 0,459 0,165 0,186
0,944 0,284
prosinac
31
1,4
3,74
1,168
4,902 0,314 0,024 0,028
1,140 0,060
158,94 13,754
0,584 8,037
5,717 0,416
lokacija Daruvar ϕ = 45,36° λ = 17,14°
10,7
ϑtv, °C ϑhv, °C Vs, L
60 15 300
η
godina
br. os. 4 Ak, m2 4,0 t.v., L/os. 50 Hβ Qptv MJ/m2d GJ
Godišnji tijek solarnog stupnja pokrivanja f i stupnja djelovanja η navedenoga solarnog sustava za pripremu potrošne tople vode
743
POPIS OZNAKA Oznaka
Mjerna jedinica
A
m2
povr{ina
Ak
m2
površina apsorbera kolektora
Am
m
2
površina modula
As
m
2
vanjska površina spremnika
Azg
m2
b
L
C
J/K
toplinski kapacitet kolektora
c
J/kgK
specifični toplinski kapacitet
cs
J/kgK
specifični toplinski kapacitet spremnika
cv
J/kgK
specifi~ni toplinski kapacitet vode
do
m
vanjski promjer prijamne cijevi
E
J
energija
E
%
procjenjena preostala sustavna pogreška
E
J
energija dopuštenog stanja
EA
J, kWh
izgubljena energija
EB,iz
J, kWh
izlazna energija iz baterije (akumulatora)
EB,ul
J, kWh
ulazna energija u bateriju (akumulator)
EFN
J, kWh
dobivena energija iz fotonaponskih modula
EGB
J, kWh
gubici baterije
ET
J, kWh
energija tro{ila
EZ
J, kWh
upadna energija Sunčeva zračenja na module
Ec
W/m3
zračenje crnog tijela
Opis
vanjska površina zgrade potrošnja tople vode po osobi i danu
783
LITERATURA [1] Alfirević, I., i dr.: Inženjerski priručnik: Temelji inženjerskih znanja,, Školska knjiga, Zagreb, 1996.
[2] Penzar, B., i suradnici: Meteorologija za korisnike, Školska knjiga, Zagreb, 1996. [3] Brezinšćak, M.: Mjerenje i računanje u tehnici i znanosti, Tehnička knjiga, Zagreb, 1970.
[4] Goetzberger, A., Voss, B., und Knobloch, J.: Sonnenenergie, Photovoltaik, B. G. Teubner, Stuttgart, 1994.
[5] J. R. Howell, R.B. Bannerot, and G. C. Vliet, Solar-Thermal Energy Systems, McGrawHill Book Company, New York, 1982.
[6] Kleemann, M., Meliss, M.: Regenerative Energieguellen, Springer-Verlag, Berlin, 1993.
[7] Kulišić, P.: Novi izvori energije,, Školska knjiga, Zagreb, 1991. [8] Goetzberger, A., Wittwer, V.: Sonnenenergie, Thermische Nutzung, B. G. Teubner, Stuttgart, 1993.
[9] Ramanathan, V., Barkstrom, B. R., Harrison, E. F.: Climate and the Earth Radiation Budget, Physics Today, 1989.
[10] Wurfel, P.: Physik der Solarzellen, Spektrum Akademischer Verlag GmbH,Heidelberg, 1995.
[11] WBGU: Politikpapier; Die Chancen von Johannesburg: Eckpunkte einer Verhandlungs-strategie, Bonn 2001.
[12] Papoutsis, C.: European Policy: A message from the European Commissioner for Energy, Sustainable Energy, Vol. 3, No. 2, 7, 1998.
[13] “IPCC - Final Report”, IPCC = Intergovernmental Pannel on Climate Changes [14] Matić, Z.: Sunčevo zračenje na području Republike Hrvatske – Priručnik za energetsko korištenje Sunčevog zračenja, Energetski institut Hrvoje Požar, Zagreb, 2007.
793
KAZALO POJMOVA A
B
aerosol, 25 akceptor, 373 akumulator, 406, 416 albedo, 22, 52 albedometar, 53 amorfne tvari, 370 apsorber, 95 površina, 106 selektivnost, 96 apsorpcija plinova, 25 apsorpcijski rashladni uređaji, 295 apsorbent (otapalo), 297 apsorber, 295, 299 bilanca topline, 297 bilanca tvari, 297 binarne smjese, 297 bogata (jaka) otopina, 295 isparivač, 295, 299 kondenzator, 295, 299 kuhalo (generator), 295, 298 pojas uparivanja, 297 rashladna tvar, 297 slaba otopina, 295 arhitektura energetski učinkovita, 83 jednolitarski standard, 88 niskoenergetska, 85 trolitarski standard, 86 armatura za punjenje i pražnjenje, 226
Boltzmannova konstanta, 373 brojila električne energije, 488 brzina svjetlosti, 13, 378 bypass crpka, 263
C centralizirana proizvodnja električne energije, 505 CFC-spojevi, 323 cirkulacijska crpka, 224 CO2 u atmosferi, 32
D decentralizirana proizvodnja električne energije, 505 desalinizacije morske vode, 482 Direktiva Europskog parlamenta, 496 donor, 373
E eksergija, 82 ekspanzijska posuda, 220 električna vodljivost, 374 električni izolatori, 371 električni vodiči, 371
805
O AUTORU
Doc. dr. sc. Ljubomir Majdandžić rođen je 4. srpnja 1960. godine u Ivanjskoj, BiH. Nakon što je diplomirao 1985. godine u Banja Luci na pogonsko-energetskom smjeru, završava dva poslijediplomska studija: godine 1999. na Fakultetu strojarstva i brodogradnje Sveučilišta u Zagrebu, s radom “Simulacija rada solarnog sustava za pripremu potrošne tople vode”, a 2001. godine na Ekonomskom fakultetu Sveučilišta u Zagrebu, s radom “Marketing obnovljivih izvora energije u Republici Hrvatskoj”. Od 2001. do 2003. godine boravi na Fraunhofer Institutu za solarnu energiju, u odjelu elektro-energetski sustavi, u Freiburgu, Njemačka, uz potporu Ministarstva znanosti i tehnologije, Zaklade Hrvatske akademije znanosti i umjetnosti te Njemačke katoličke akademije. Na Fakultetu elektrotehnike i računarstva Sveučilišta u Zagrebu obranio je 2004. godine doktorsku disertaciju pod nazivom “Sustav upravljanja obnovljivim izvorima energije u zgradi”. Izabran je za znanstvenog suradnika u znanstvenom području tehničkih znanosti – polje elektrotehnike i docent je na Elektrotehničkom fakultetu Sveučilišta J. J. Strossmayera u Osijeku. Autor je 54 znanstvena i stručna rada iz područja energetike, obnovljivih izvora energije i održivog razvoja, u zemlji i inozemstvu. Održao je više od 70 pozvanih predavanja i radionica iz područja obnovljivih izvora energije, energetske učinkovitosti, zaštite okoliša, klimatskih promjena i globalnog zatopljenja. Za projekt “Opskrba obiteljske kuće toplinskom i električnom energijom pomoću Sunčeve energije” dobio je priznanje Ministarstva zaštite okoliša i prostornog uređenja u području industrije i energetike za 2000. godinu prigodom Svjetskog dana zaštite okoliša. Dobitnik je nagrade ”Hrvoje Požar” za 2004. godinu za područje unapređenja kvalitete okoliša, vezano uz energetske objekte. Predsjednik je Hrvatske stručne udruge za Sunčevu energiju (Croatian Professional Society for Solar Energy) i Glavni urednik časopisa Solarna tehnologija. Član je Međunarodnog društva za Sunčevu energiju (ISES), Njemačkog društva za Sunčevu energiju (Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie e.V. DGS) i Hrvatskog energetskog društva (HED).
View more...
Comments